細胞内シグナル伝達タンパク質とアダプター分子
細胞内シグナル伝達タンパク質とアダプター分子は、活性化された細胞表面受容体から細胞内のエフェクターへと情報を伝達する中継機構を形成します。この分野では、シグナル伝達を秩序だった制御された経路へと組織化する分子スイッチ、脂質セカンドメッセンジャーシステム、モジュラー相互作用ドメイン、および足場タンパク質とアダプタータンパク質を扱います。
Definition
細胞内シグナル伝達タンパク質は、受容体の下流でシグナルを伝達、増幅、統合する細胞質および膜結合分子であり、アダプター分子は、それ自体が反応を触媒することなく、モジュラー相互作用ドメインを介してシグナル伝達パートナーを連結する非触媒性タンパク質です。
Scope
この分野は、細胞内中継コンポーネントの4つのファミリー、すなわち小型GTPaseスイッチ、ホスファチジルイノシトール脂質シグナル伝達、特異性を媒介するモジュラータンパク質相互作用ドメイン、およびシグナル伝達複合体を組み立てる足場タンパク質とアダプタータンパク質について読者に説明します。これは組織化された概観であり、詳細なメカニズムはそれ以下のトピックエントリに記載されています。
Sub-topics
Core questions
- 受容体シグナルはどのように細胞内生化学的変化に変換されるのでしょうか？
- シグナル伝達経路に特異性と方向性を与えるものは何でしょうか？
- 分子スイッチと足場は、シグナル伝達のタイミングと場所をどのように形成するのでしょうか？
Key concepts
- 分子スイッチ（GTPase）サイクル
- セカンドメッセンジャーと脂質シグナル伝達
- モジュラータンパク質相互作用ドメイン
- 足場タンパク質とアダプタータンパク質
- シグナル増幅と統合
- シグナル伝達の空間的および時間的組織化
Mechanisms
活性化された受容体の下流では、シグナルはいくつかの繰り返し現れる機構を介して伝播します。グアニンヌクレオチド結合スイッチタンパク質は、活性型（GTP結合型）と不活性型（GDP結合型）の間で切り替わり、バイナリタイマーおよび増幅器として機能します（Vetter & Wittinghofer, 2001）。SH2、SH3、PHドメインなどのモジュラー相互作用ドメインは、特定のリン酸化残基や膜脂質を認識し、それによってシグナルを適切なパートナーに導きます（Pawson & Nash, 2003）。触媒活性をしばしば欠くアダプタータンパク質と足場タンパク質は、酵素と基質を物理的に連結し、反応が適切な場所で適切なタイミングで起こるようにすることで、経路の空間的および時間的組織化を制御します（Scott & Pawson, 2009）。受容体型チロシンキナーゼは、これらの要素がどのように組み合わさって細胞内応答を開始し、形成するかを示しています（Lemmon & Schlessinger, 2010）。
Clinical relevance
この分野の多くの構成要素は、増殖、分化、生存シグナル伝達の中心であり、その機能不全はがんや他の疾患で研究されています。このエントリは、これらのリレーの分子論理を参照知識として記述しており、診断や治療のガイダンスを提供するものではありません。
Evidence & guidelines
この分野は、臨床ガイドラインではなく、分子および構造細胞生物学の文献に基づいています。引用されているレビューや標準的な教科書（Alberts et al., 2015）は、コンセンサスのあるメカニズムを要約しています。
History
細胞内リレーの理解は、20世紀半ばのセカンドメッセンジャーの発見から、GTP結合スイッチタンパク質とタンパク質チロシンキナーゼの同定を経て、1990年代から2000年代にかけてモジュラー相互作用ドメインと足場がシグナル伝達を明確な複合体に組織化するという認識に至るまで発展しました（Pawson & Nash, 2003）。
Key figures
- Tony Pawson
- Alfred Wittinghofer
- John D. Scott
- Joseph Schlessinger
Related topics
Seminal works
- vetter-2001
- pawson-2003
- scott-2009
Frequently asked questions
- シグナル伝達酵素とアダプター分子の違いは何ですか？
- シグナル伝達酵素は生化学反応（例えばリン酸化）を触媒しますが、アダプター分子は触媒活性を持たず、代わりに相互作用ドメインを使用してシグナル伝達パートナーを物理的に連結します。
- 細胞内シグナル伝達タンパク質はなぜファミリーに組織化されているのですか？
- 分子スイッチ、脂質シグナル伝達、相互作用ドメイン、足場といった共通の機能によってグループ化することは、経路に特異性、増幅、空間制御を与える繰り返し現れるメカニズムを反映しています。