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アルギニンの正電荷を消失させるシトルリン化 CYTOSKELETON NEWS 2014年10月号

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メーカー名：Cytoskeleton, Inc.

アルギニンの正電荷を消失させるシトルリン化

タンパク質のシトルリン化（脱イミノ化）は、アルギニンがシトルリンに変換される新しい翻訳後修飾（PTM）で、目的タンパク質に重要な変化をもたらします。ペプチジルアルギニンデイミナーゼ（PADs）は、カルシウム依存的な脱イミノ化を介してアルギニン側鎖のグアニジノ基をウレイド基に変換し、非標準アミノ酸であるシトルリンを形成します（図1参照）。PAD アイソフォームは5種類（PAD1-4、PAD6）存在し、重要な配列相同性を共有していますが、主に組織特異的発現に違いが見られます¹。PADs は、タンパク質のアルギニン側鎖の修飾に重要な役割を果たす遊離L-アルギニンを、脱イミノ化することはできません²。現在のところ、逆反応を行う酵素は同定されていません。

タンパク質のアルギニン側鎖が脱イミノ化されることで、目的タンパク質の正電荷が減少し、局所的な疎水性が増大します。タンパク質のシトルリン化は、タンパク質のアンフォールディング³、タンパク質間、または、タンパク質と他の細胞成分との相互作用の減少⁴、他のシグナル伝達イベント（例：　アルギニンのメチル化^5,6）との干渉、免疫応答や自己免疫を誘発する新規の抗原エピトープの形成⁷ などにつながります。

シトルリン化は、タンパク質の機能にネガティブな影響を与えるように見えますが、生理学的には重要なプロセスであると言えます。シトルリン化されたタンパク質は、分化、神経成長、胚発生、細胞死、遺伝子調節において重要な役割を果たします⁸。PAD によってシトルリン化されることが知られているタンパク質には、生物学的に関連のある、ケラチン、フィラグリン、トリコヒアリン、ビメンチン、ミエリン塩基性タンパク質（MBP）、ヒストン、α-エノラーゼ、フィブリノーゲン、フィブリン、I型／II型コラーゲン、β-アクチン、チューブリンなどがあります^9-11。興味深いことに、これらの中には、細胞骨格や構造の一部であるタンパク質が多く含まれています。

タンパク質の異常なシトルリン化は、多発性硬化症、アルツハイマー病、慢性関節リウマチ（RA）、乾癬、プリオン病、肝線維症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、癌などの、様々な疾患に関連しています^8,12,13。これらの、全てではありませんが、ほとんどが炎症性疾患であり、炎症において PAD が重要な働きをしていることと一致しています¹⁴。RA では、関節炎の関節滑液中で特異的にシトルリン化されるタンパク質がいくつか同定されており¹⁰、その多くは上述した通りです。これらのタンパク質がシトルリン化されると、自己抗体を産生する新規エピトープとなり⁷、得られた抗シトルリン化タンパク質抗体（ACPAs）は、RA の標準的な診断および予後の指標となります^15-17。Circulating ACPAs は、RA の他の症状の前に現れることが多く、疾患の初期徴候、重度の関節損傷、心血管合併症の高い発症リスクと関連しています^15-17。

図1　ペプチジルアルギニンデアミナーゼ（PADs）によるアルギニンのシトルリン化

ビメンチンは中間径フィラメント（IF）を構成するタンパク質で、RA に関連するシトルリン化タンパク質の一つです¹⁸。ビメンチン細胞骨格は、細胞および組織の完全性の維持、細胞の接着や移動、多くの細胞シグナル伝達イベントなどにおいて不可欠です¹⁹。シトルリン化ビメンチンは、RA 患者の滑液中で ACPAs の産生を誘発する、重要な働きを担っていると考えられています²⁰。さらに、シトルリン化ビメンチンに対して産生された自己抗体は、破骨細胞形成を介した骨損失を直接誘導することが示されています²¹。ビメンチンのシトルリン化は、PAD2 を介すると考えられており、シトルリン化によってビメンチンの正常な機能が損なわれると、フィラメントが不安定化し、in vitro における重合能が失われ、細胞内のビメンチン細胞骨格の崩壊につながります^4,22。また、それとは逆に、シトルリン化ビメンチンは、活性化Tリンパ球内で PAD2 によって誘導されるアポトーシスに能動的な役割を有することが示されています²³。RA患者の滑液(SF)中で実際に免疫細胞のアポトーシスが起こることはわかっていますが、「通常は細胞内にあるビメンチンが細胞外に露出し、自己免疫応答を誘発する可能性」のようなアポトーシスが自己免疫応答の前段階であるかどうかを解明するため、さらなる研究が必要とされています。

第一、第二世代 PAD 阻害剤は、タンパク質のシトルリン化が重要となる疾患のモデル動物を用いた前臨床試験で、有望な結果を得られています²⁴。今後、PAD 阻害剤の研究が進展し、ヒト臨床試験に移行できるような効力・選択性・薬理作用を持つ阻害剤が開発されることが期待されます。

参考文献

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アクチンタンパク質／抗体

品名	メーカー	品番	包装	希望販売価格
Actin protein (rabbit skeletal muscle, >99% pure), Rabbit, Unlabeled	CYT	AKL99-A	4*250 UG	￥61,000
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Actin Protein (cardiac muscle, >99% pure), Bovine, Unlabeled	CYT	AD99-A	1*1 MG	￥38,000
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Anti Actin w/positive control, Human (Rabbit) Unlabeled	CYT	AAN01-B	3*100 UG	販売終了

チューブリンタンパク質／抗体

品名	メーカー	品番	包装	希望販売価格
Tubulin (porcine brain, >99% pure), Porcine	CYT	T240-A	1*1 MG	￥38,000
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Tubulin (porcine brain, >99% pure), Porcine	CYT	T240-C	20*1 MG	お問い合わせ
Anti Tubulin w/o positive control (Sheep) Unlabeled	CYT	ATN02-B	6*100 UG	販売終了

アセチルリジンマウスモノクローナル抗体

アセチルリジンマウスモノクローナル抗体
- 翻訳後修飾されたアセチル化リジンを幅広く検出

品名	メーカー	品番	包装	希望販売価格
Anti Acetyl Lysine (Trial size), (Mouse) , 3C6.08.20	CYT	AAC01-S	25 UL [1 x 25 μl]	￥32,000
Anti Acetyl Lysine, (Mouse) , 3C6.08.20	CYT	AAC01	200 UL [2 x 100 μl]	￥114,000