■物質	│酵素　enzyme│

　←→　受容体/遺伝子/タンパク/遺伝子関連酵素/シグナル伝達/分子標的薬/補酵素

│COX/LOX │NOS │PDE │GC │AC │PL │リパーゼ

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│キナーゼ（リン酸化酵素）│PK （セリン・スレオニンキナーゼ（PKA /Akt=PKB/PKC/PKG/PKMzeta/CaMK/PINK1）MAPKs（MEK/Mosキナーゼ/Rafキナーゼ/ERK/JNK/p38 キナーゼ） /TAK1/Rho-k/IKK/GSK/mTOR）/チロシンキナーゼ（JAK）/チミジンキナーゼ）/CDK
←→ホスファターゼ（脱リン酸化酵素）│タンパク質ホスファターゼ│イノシトールモノファターゼ│膜貫通タンパク質チロシンホスファターゼ/受容体型チロシンホスファターゼ│アルカリフォスファターゼ│カルシニューリン

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│トランスフェラーゼ（カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ/グルタチオン S-トランスフェラーゼ/GSTπ/コリンアセチルトランスフェラーゼ/末端デオキシヌクレチドトランスフェラーゼ/DNAメチルトランスフェラーゼ）
│リガーゼ（DNAリガーゼ/T4 DNAリガーゼ/ユビキチンリガーゼ）
│プロテアーゼ │ニューロプシン │MMP │ハロアルカンデハロゲナーゼ │スルファターゼ │グリコシダーゼ │ガラクトシダーゼ -α-Ga A/β‐galactosidase │神経特異エノラーゼ │ADA │シノビオリン │CYP 450 │CK │MAO │COMT │合成酵素

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（コンドリアーゼ（コンドロイチナーゼ） /キモパパイン）
→HAT/HDAC
→遺伝子関連酵素 │DNAポリメラーゼ │DNase │DNA-ligase │→DNA ligase I /DNA helicase B /DNMT /HDAC /ユビキチン転移酵素 /FUT │RNAポリメラーゼ │逆転写酵素 │Dicer │ヌクレアーゼ （ジンクフィンガーヌクレアーゼ/TALEN/Cas9ヌクレアーゼ） │制限酵素 │Cre │GAPDH │


• 生体でおこる化学反応に対して触媒として機能する分子
• 多くの酵素は生体内で作り出されるタンパク質をもとにして構成されている。そのため、生体内での生成や分布の特性、あるいは熱やpHにより変性し、活性を失うといった特性などは、他のタンパク質と同様である。

  1876年	Wilhelm Friedrich Kühne（1837〜1900, ドイツの生理学者）が酵母の中にある何ものかが発酵反応を行うとして、酵素（enzyme、ギリシア語：en中に＋Zyme酵母）という用語を提案した。
  1894年	Hermann Emil Fischer（1852/10/9〜1919/7/15, ドイツの有機化学者、1902年のノーベル化学賞者を受賞）が発酵に働く酵素が糖の立体異性を区別することを発見し、鍵と鍵穴説を提出した。酵素の特異性は基質（鍵）と酵素（鍵穴）の形がちょうどはまり合うことによるという。
  1926年	James Sumnerはナタマメのウレア－ゼを初めて結晶状に得、それがタンパクであることを証明した。この酵素は尿素をNH3とCO2に加水分解する。しかしSumnerの標品はいくらか不純物を含んでいたので、酵素がタンパクであるとの考えはまだ一般に受け入れられなかった。
  1930年代半	John NorthropとMoses Kｍｍizが結晶ペプシン、トリプシン、キモトリプシンについて酵素活性とタンパク量が比例することを示し、その後酵素がタンパクであるとの証拠は膨大をものとなった。

  
  
• 自然界に存在する多くのタンパク質や酵素は多量体である。多量体タンパク質の各サブユニットは、お互いに全く同一であったり、相同的であったり、全く異なる個々が全く異なる仕事を担ったりする。
• ある種のタンパク質会合体では、片方のサブユニットを「調節サブユニット」と呼び、もう片方のサブユニットを「触媒サブユニット」と呼ぶ。
• 調節サブユニットと触媒サブユニットがお互いに会合形成した酵素は、多くの場合、ホロ酵素と呼ばれる。

  調節サブユニット、制御サブユニット　regulatory subunit 会合体として働く酵素の全体の反応を調節するペプチド 活性を促進または阻害するサブユニット cAMP はプロテインキナーゼA（PKA）の調節サブユニットに結合して、触媒サブユニットを解離させることによって、PKAをアロステリックに活性化する。

  触媒サブユニット　catalytic subunit 酵素タンパク質で触媒機能を持つ分子 テロメラーゼは触媒サブユニットとしてテロメラーゼ逆転写酵素を持っているが、調節はタンパク質外の因子によって達成される。

  活性化サブユニット　activation subunit 活性化サブユニットは細胞周期のさまざまな段階でAPC/Cに結合し、多くの場合ユビキチン化の標的となる基質へAPC/Cを差し向けることによって、APC/Cのユビキチン化活性を制御する。 プロリン指向性セリン/スレオニンキナーゼであるCdk5は、活性化サブユニットであるp35と結合することによって活性化される。

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●シクロオキシゲナーゼ Cyclooxygenase：COX　←→PGー受容体ーNSAIDs
　　←→シトクロム酸化酵素もCOXと呼ばれる。

酸素添加酵素 オキシゲナーゼ　oxygenase 分子状酸素による酸化反応を触媒する酵素 分子状酸素との直接反応の結果、酸素原子を基質にとりこむ様式の反応を触媒する酵素 酸素分子中の2原子のOがいずれも基質にとりこまれる反応を触媒するのがジオキシゲナーゼであり、一方を基質にとりこみ、一方を還元してH2Oにする酵素がモノオキシゲナーゼ＝ヒドロキシラーゼである。 →シクロオキシゲナーゼ：COX アラキドン酸に2分子の酸素を添加し、且つ炭素骨格を閉環（cyclization）させる酵素 →チロシン水酸化酵素 ピロカテカーゼ pyrocatechase カテコールを酸素原子2個で次のように酸化して開環する。 (C6H4)(OH)2＋O2→HOOC－C4H4－COOH

モノオキシゲナーゼ　＝ヒドロキシラーゼ　hydroxylase 酸素分子中の2原子のOの一方を基質にとりこみ、一方を還元してH2Oにする酵素 →ドーパミン-β-ヒドロキシラーゼ＠レセルピン →トリプトファンヒドロキシラーゼ、tryptophan hydroxilase：TPH フェニルアラニン・ヒドロキシラーゼ、フェニルアラニン4-モノオキシゲナーゼ フェニルアラニンを酸化してチロシンとする。 酸素分子のうち1原子のみがベンゼン核に導入され、他の1原子の酸素は補酵素が受取る。 チミン-7-ヒドロキシラーゼ O2、Fe2+、および、αケトグルタル酸：α-KGを補因子とし、チミンの5位のメチル基を連続して酸化することによってイソオロチン酸を産生する。 ヒドロキシ基 hydroxy group 有機化学において構造式が −OH と表される1価の官能基 ヒドロキシ化合物 hydroxy compound 元素や炭化水素にヒドロキシ基（-OH）が結合しているものである。 ヒドロキシ化合物は水素結合が可能であることが大きな特徴であり、ヒドロキシ基に結合している炭化水素の炭素数が多いほど沸点が高くなる。炭化水素にヒドロキシ基が結合したものをアルコールという。芳香環上にヒドロキシ基がある場合はアルコールではなくフェノール（類）と呼ぶ。 基本的にヒドロキシ化合物は水素結合により、水との親和性を示すため水に溶けるものが多い。

二原子酸素添加酵素、二酸素添加酵素 ジオキシゲナーゼ　dioxygenase 酸素分子中の2原子の酸素がいずれも基質にとりこまれる反応を触媒する酵素 1つの基質に2原子の酸素を化合させる分子内ジオキシゲナーゼと、2つの基質に2原子の酸素を化合させる分子間ジオキシゲナーゼがある。 鉄や銅などの金属を必要とする。 α-ケトグルタル酸依存型ジオキシゲナーゼ　α-ketoglutarate (αKG)-dependent dioxygenase α-KGによって活性化されるエピジェネティック因子 哺乳動物細胞には60を超えるジオキシゲナーゼが存在し，それらはαKGを共基質として利用する。 ミトコンドリアのTCA回路の中間代謝産物であるα-KGを補酵素として利用する酸化酵素のグループ。ヒストン脱メチル化酵素など一次代謝において重要な働きを示す一方で、天然物の生合成にも広く関与する。 JHDMやTET（Tet-eleven translocation enzyme; メチルシトシンジオキシゲナーゼ）はヒストン、DNAの脱メチル化酵素：として機能する。　←→DNAの脱メチル化 TCA回路の中間代謝産物であるコハク酸は、α-KGと競合的に働き、これらのα-KG依存的ジオキシゲナーゼを阻害する働きを持つ。 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ（IDH）の、がんと関連した機能獲得型変異は、α-ケトグルタル酸依存的ジオキシゲナーゼを阻害できる「がん代謝物」、2-ヒドロキシグルタル酸（2HG）を産生する。参考



• アラキドン酸に2分子の酸素を添加し、且つ炭素骨格を閉環（cyclization）させるシクロオキシゲナーゼ活性により15位にヒドロペルオキシドを持つPGG2が産生される。
• アラキドン酸からのプロスタグランジン（PG）生合成の律速酵素
  　生体内の必須脂肪酸であるアラキドン酸からPGやトロンボキサン（TX）が生成される過程で、中間体であるPGG2の生成に関与する酵素
  
  
• COXのクローニングにより、2つのアイソザイムCOX１、COX２があることが明らかにされた。その後、COX3も発見された。

  特性	COX-１: Cyclooxygenase 1 　←→C0X-1選択制の強いNSAIDs	COX-2: Cyclooxygenase 2 　←→C0X-2選択制の強いNSAIDs
  mRNAのサイズ	3kb	4kb
  遺伝子の局在	9番染色体上	１番染色体上
  アミノ酸数	576	604
  523番目の アミノ酸	イソロイシン残基	COX２ではバリン残基
  	イソロイシンにはバリンより１個余分にメチル基が存在するため、COX１のチャンネルはCOX２のチャンネルより狭くなっている。
  発現様式 酵素の性質	構成型 constitutive 構成酵素	誘導型 inducible 誘導酵素（脳・腎では構成酵素）
  細胞内局在	小胞体、核膜	小胞体、主に核膜
  誘導因子	ほとんど誘導されない	成長因子、サイトカイン、ホルモン、エンドトキシンなどの刺激
  基質	主にアラキドン酸	アラキドン酸 エイコサペンタエン酸
  アスコルビン酸抑制	何も産生されない	15R-HPETE産生
  グルココルチコイド処理	弱い抑制	抑制
  ステロイド剤の作用	ほとんど阻害されない	強く阻害される
  生理作用	胃粘膜保護、腎臓における再吸収、血小板凝集、炎症反応、など	炎症反応、血管新生、血管拡張、排卵、骨吸収、創傷治癒、腫瘍増殖
  	COX-1は、生体の安定性を維持する「housekeeping」としての役割を果たしていると考えられている。 大部分の組織で恒常的に発現されている。 特に血小板、血管内皮細胞、腎臓の集合管、胃粘膜で大量に発現されている。 COX-１は正常な生理的条件下で、腎臓や胃に常在し、それらの機能、血管の恒常性を調節している。 胃では胃粘膜における細胞保護作用をPGI2、胃粘膜の血流を増進するPGE2を産生して、胃粘膜保護作用並びに胃血流量の維持作用を果たしている。 腎臓では輸入細動脈、輸出細動脈、髄質へ流れる直血管、集合管の血管内皮に存在し、糸球体濾過量の維持、腎血流量の維持並びにNa+、Cl-の再吸収抑制に関与している。 COX-１の生理的により、抗血栓形成作用や、血液の凝固過程において重要な役割を果すTXA2が生成される。	正常な生理的条件下では、大部分の組織でのCOX-２の発現量は非常に低いレベルである。 COX-2は炎症性刺激に反応して生成されることから、しばしば「炎症性COX」とも呼ばれている。 炎症が発生すると、マクロファージ、線維芽細胞、滑膜細胞などにCOX-2の遺伝子の発現が誘導される。 　↓ 新たにCOX-2が出現して、アラキドン酸からPGを作る。それに伴って産生されたPGE2とPGI2は直ちに細胞外に出て、それぞれ侵害受容線維自由終末のEP2受容体およびIP受容体と結合し、Gタンパク質を介して、ACを活性化する。 　↓ ACはATPからcAMPを産生する。cAMPはPKAを活性化を通じて、K+チャネルをリン酸化する。 　↓ その結果、K+チャネルを閉じて、脱分極し、興奮しやすい状態になる。 COX-2の遺伝子の発現誘導には、AP-1とnuclear factor-kB（NF-κB）の２つの転写因子が中心的な役割をしている。 腎臓では血管平滑筋に存在する。緻密斑に豊富に存在し、レニン分泌の調節に関与し、アルドステロンを介する、Na再吸収（電解質調節）を調節する。腎血流量や腎糸球体濾過率（GFR）を調節している。
  1989年にDaniel L. Simmons（Brigham Young University）がCOX-2を発見した。 従来のNSAIDsは、COX-1とCOX-2の作用を阻害するので、抗炎症作用とともに、胃潰瘍や腎障害を起こす。 COX-2選択性が高いNSAIDsほど、胃粘膜の傷害、血液凝固の抑制などの副作用の軽減が期待できる（？） しかし COX-1の疼痛への関与も示唆されており、抗炎症・鎮痛目的では単にCOX-2のみを阻害するだけでよいのか、また、COX-1を阻害する必要が全くないのかは、まだ明確ではない。 COX-2阻害剤は、急性炎症だけでなく、慢性関節リウマチ、生殖系（流産防止、生理痛の鎮痛、排卵、分娩、子宮内膜の増殖期）、増殖性炎症反応（肉芽形成、創傷治癒）、骨吸収、大腸がんの増殖抑制などに関与している。 肉芽形成、胃潰瘍での肉芽増殖にもCOX２が関与していることから、COX２ブロッカーの予想される副作用には、創傷治癒の遅延、胃潰瘍の悪化がある。 炎症の場でのPGsが、その種類と量により起炎症作用と抗炎症作用という２つの側面を持つことから、病因、経過、時期により複雑な病態を示す炎症性疾患に対して、画一的にCOX２選択的阻害剤を用いることは適切ではないという考えもある。 →COX-2阻害薬は従来型NSAIDsよりも、血栓を誘発し、心筋梗塞を起こしやすいという報告が出だした。

  
  
  

  ○COX3：シクロオキシゲナーゼ3（Cyclooxygenase 3） COX-3は、COX-1のスプライシングバリアント 主に中枢神経系に存在する。 Chandrasekharan NVらがCOX-3の構造を決定した。[PubMed- Proc Natl Acad Sci USA. 2002; 99(21):13926-31] 阻害薬：アセトアミノフェン?

  
  

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●LOX: リポキシゲナーゼ(Lipoxygenase)　←→ロイコトリエン/リポキシゲナーゼ経路

• アラキドン酸代謝酵素
• アラキドン酸が5-リポキシゲナーゼによって代謝され、5-HETE（5-hydroxyeicosatetraenoic acid）を経て、ロイコトリエン（leukotrien： LT）が遊離する。
• リポキシゲナーゼにはアラキドン酸への酸素添加部位の違いによって、5- LOX、8- LOX、12- LOX、15- LOXなど多くのアイソフォームが知られている。
• リポキシゲナーゼの代謝産物がTRPV1を活性化させるという報告がる。

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●一酸化窒素合成酵素　Nitric oxide synthase： NOS　←→NO/S-ニトロシル化

• L-アルギニンをL-シトルリンへと変換する時にNOを合成する酵素
• 3種類のアイソフォームがある。

  内皮型NOS endothelial NOS: 　eNOS	血管内皮細胞に存在する。 カベオラ（caveolae）と呼ばれる微小陥入ドメインに局在し、カベオリン（caveolin）と結合した状態で細胞膜アンカーにしている。 NOSはcalcium-binding proteinであるカルモデュリンの標的タンパクの一つで、細胞内のCa2+がカルモデュリンと結合して活性化される。 ブラジキニンやアセチルコリン、また血流などのずり応力により、内皮細胞内のCa2+濃度が上昇すると、カルモデュリンの活性化により、eNOSがカベオリンから解離され、NOが産生される。
  神経型NOS : 　nNOS	nNOSは、Ca依存性に活性化される。 nNOSは腎臓のmacula densaに発現していて、tubuloglomerular feedbackに重要な役割を果たしている。
  誘導NOS 　inducible NOS: 　iNOS	マクロファージや血管平滑筋に存在する。 疼痛発現に関連が深いのは、マクロファージやミクログリアなどにおいて発現するiNOSが関与。 炎症反応などによるiNOSの活性化は、過激なNOを産生し、活性酸素と反応して生じた強いパーオキシナイトライト（ペルオキシ亜硝酸；過酸化亜硝酸）はDNAを損傷し、突然変異や発癌を惹起する。

  
  
• NOS活性はNADPH diaphorase組織化学で視覚化できる。
• 蛍光NO指示薬：DAF-FM

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●ホスホジエステラーゼ phosphodiesterase：PDE　←→PDE阻害薬

• セカンドメッセンジャーであるcAMPやcGMPのリン酸エステルを加水分解する酵素である。
  　cAMPはPDEによって、5' AMPに分解される。
  　cGMPはPDEによって、5' GMPに分解される。
• PDEはその酵素活性のバランスによってその濃度を調節し、シグナル伝達に重要な役割を担っている。
• 哺乳類においてPDEのスーパーファミリーは11種類あり、基質特異性などが異なる。
• PDE7〜PDE11は遺伝子工学的アプローチにより見出された。

  PDE1	脳、平滑筋、心臓に存在する。
  PDE2	脳、副腎に存在する。
  PDE3	PDE3は主に血小板・心臓・血管平滑筋に存在する。 血小板内では、PDE3、PDE4により、cAMPやcGMPが分解され、細胞内のCa2+濃度が上昇し、血小板が活性化される。 血管平滑筋では、PDE3により、細胞内のcAMP濃度やcGMP濃度が低下し、平滑筋細胞が収縮し、血管が収縮し、血流が低下する。 PDE3阻害薬であるミルリノンは急性心不全治療薬、シロスタゾールは間歇性跛行のような慢性動脈閉塞症の治療薬である。　←→PDE3阻害薬
  PDE4	免疫細胞、脳、その他全身（血管内皮細胞など）に存在する。 血管内皮細胞では、PDE4により、NO産生やPGI2作用が低下し、血小板凝集が促進（血小板活性化機能が減弱）し、血管内皮細胞表面に接着分子が発現する。 PDE4阻害薬は慢性閉塞性肺疾患（COPD）、気管支喘息、潰瘍性大腸炎、認知症の治療薬として臨床試験が行われている。
  PDE5	血管平滑筋、血小板、小脳に存在する。 PDE5阻害薬であるクエン酸シルデナフィル（バイアグラ）は局所血流量を増大させ男性機能障害（ED）、肺高血圧の治療薬となっている。　←→PDE5阻害薬
  PDE7	骨格筋、免疫細胞、脳に存在する。
  PDE8	免疫細胞、肝臓、腎臓、精巣、甲状腺に存在する。
  PDE9	脳、腎臓に存在する。
  PDE10	脳線条体、精巣に存在する。
  PDE11	骨格筋、精巣、前立腺、下垂体に存在する。

• PDE阻害薬は細胞内でcAMP・cGMPの分解を抑制しその濃度を高める。
• カフェインやテオフィリンは非選択的なPDE阻害薬であり、その他選択的PDE阻害薬はさまざまな疾病の治療に使われている。
  
  

  環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ cyclic nucleotide phosphodiestease：CNPase ミエリンに豊富に含まれるタンパク質 オリゴデンドロサイトに局在する酵素

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●グアニル酸シクラーゼ guanylate cyclase：GC

• シグナル伝達に関与するタンパク質
• GCによりGTPからcGMPが生成され、cGMP はセカンドメッセンジャーとして機能し、cGMP依存性キナーゼ（protein kinase G：PKG）を活性化させる。

  	GTP
  エフェクター	GC↑
  セカンドメッセンジャー	cGMP
  作用分子	PKG

  
  

  サイクリックGMP cyclic GMP：cGMP グアニル酸シクラーゼによりGTPから生成される細胞内セカンドメッセンジャー cGMP依存プロテインキナーゼ（Gキナーゼ）とよばれるリン酸化カスケードによって細胞内の多くのタンパク質をリン酸エステル化して、細胞の活性を変化させるとされる。

  
  
• GCには膜結合型と、細胞質に存在する可溶型の2種がある。

  膜結合型---心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）受容体 細胞膜1回貫通型 細胞外領域にANPが結合すると、受容体の細胞質側にあるグアニル酸シクラーゼが活性化される。

  可溶性グアニル酸シクラーゼ：sGC 細胞質に存在する可溶性GC：一酸化窒素の受容体 NOによって活性化される。 生成したcGMPはホスホジエステラーゼによって、5’-GMPに分解され不活性となる。 細胞内でcGMPはGキナーゼと結合し活性化する。 網膜では光照射により光受容体のロドプシンを介してcGMPホスホジエステラーゼが活性化され、cGMP濃度が急速に減少し、陽イオンチャネルを閉じることにより光受容のシグナルを伝達する。 血管内皮細胞で生成されたNOは、血管平滑筋に拡散し、平滑筋細胞内の可溶性グアニル酸シクラーゼと結合すると、cGMPがGキナーゼを活性化させ、平滑筋を弛緩して、血管拡張を起こす。 狭心症治療薬のニトログリセリンもNOを発生し、血管平滑筋を弛緩させる。

  
  
  

  Ferid Murad（1936/9/14〜, ヴァージニア大学→スタンフォード大学の薬理学者、1998年のノーベル生理学・医学賞受賞者）　参考1 アセチルコリン、ブラジキニンなどの血管拡張物質が、カルシウム依存性に血管平滑筋のcGMPを上昇させ、cGMP依存性タンパクキナーゼを活性化させるにもかかわらず、試験管内ではGCを直接活性化させず、GC活性にカルシウム依存性は見られないことを見出した。 1975年に、GCの活性測定系に、基質であるGTPの分解を防ぐためにアジ化ナトリウムを添加したところ、GCが活性化されることに気がつき、さらにニトログリセリンをはじめとするニトロ化合物もGCを活性化させることを見い出した。 1977年には、これらのニトロ化合物はNOを介してGCを活性化すること、さらにNOそのものがGCを活性化させることを報告した。 同じ頃、Louis J. Ignarroのグル−プも一連のニトロ化合物がGCを活性化することを見いだしていた。

  
  
• 脊髄後角侵害受容ニューロンでのwind up成立時にGCが関与する。NOはGCの活性化を介して、cGMPがそれに続くタンパクキナーゼの活性化や遺伝子発現などの反応に関与し、痛覚過敏を生じさせる。
• クエン酸シルデナフィル sildenafil citrate（バイアグラ Viagra®---ED治療薬）やミノキシジル（リアップ®---発毛剤）は cGMP の分解を抑制する作用がある。

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●アデニル酸シクラーゼ adenylate cyclase：AC

• GタンパクのGsの活性化によりACが活性化され、Giが活性化されると、ACの活性化が抑制される。
• ACにより、ATPからｃAMPが生成され、ｃAMP依存性Aキナーゼ（protein kinase A：PKA）のCサブユニットを活性化させる。
• 活性化されたPKAのCサブユニットは、核内に移行して、標的遺伝子の転写活性を高め、様々な生理作用を示す。

  トランスデューサー	Gs	Gi
  エフェクター	AC↑	AC↓
  セカンドメッセンジャー	cAMP	cAMP
  作用分子	PKA	PKA

  
  

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●リパーゼ lipase

• 脂質を構成するエステル結合を加水分解する酵素群である。
• 語源は、ギリシャ語の“lipos(脂肪)”＋“ase(酵素)”に由来する。普通はそのうちで特にトリグリセリド（グリセロールの脂肪酸エステル）を分解して脂肪酸を遊離するトリアシルグリセリドリパーゼ（EC 3.1.1.3）を指す。
• 消化液（胃液、膵液）に含まれ、脂質の消化を行う消化酵素であり、多くの生物の細胞で脂質の代謝に関与する。
• リパーゼはすべての生物に存在し、その遺伝子は一部のウイルスにもある。機能も立体構造もさまざまであるが、活性中心にセリン（求核性の酸素原子を持つ）と酸性アミノ酸残基（アスパラギン酸など）およびヒスチジンを持つタイプが多い。
• 基質のグリセロール骨格の特定の位置（3か所のいずれか）を分解するものが多い。また逆反応（エステル合成）にも働くことから、人工的なエステル合成・交換反応にも用いられている。その際、目的とするエステルの加水分解を避けるため、有機溶媒中で反応が実施されることもある。また、リパーゼのその他の利用用途として消化薬、あるいは洗剤などに添加される。
• 広義のリパーゼとしては、リン脂質（生体膜の主成分）を分解する各種のホスホリパーゼがある。これらはエイコサノイド（プロスタグランジンなど）の合成や、細胞内でのシグナル伝達といった、細胞内外での機能調節に関与する

●ホスホリパーゼ Phospholipase：PL

→ホスホリパーゼA/ホスホリパーゼC



○PLA2 : ホスホリパーゼA2（Phospholipase A2） グリセロリン脂質の２位のエステル結合を加水分解して、脂肪酸とリゾリン脂質を産生する酵素をPLA2 と呼ぶ。 細胞膜脂質二重層のリン脂質にエステル結合したアラキドン酸を遊離させる酵素 グリセロリン脂質にPLA2が作用してアラキドン酸などの脂肪酸と同時に、リゾリン脂質やリゾPAF（lyso-PAF）が生成され、アセチルトレンスフェラーゼによってリゾPAFにアセチル基が導入されPAFが生成される。 組織が損傷されると、細胞内カルシウム濃度が高まる。Ca2+は、細胞内の制御タンパク質カルモジュリンと結合して、細胞膜のPLA2 を活性化する。PLA2 が、細胞膜のリン脂質にエステル結合したアラキドン酸を遊離すると、アラキドン酸カスケードによりPGが産生される。 ブラジキニンはPLA2 の活性化を介してアラキドン酸を遊離し、PGを産出する。 ステロイド性抗炎症薬（副腎皮質ホルモン）は、リポコルチンの生合成を促進し、リポコルチンはPLA2を阻害することによって、鎮痛作用、抗炎症作用、解熱作用を発揮する。 PLA2 inhibitor：4-bromophenacyl bromide（4-BPB）臭化物ブロミド ハチ毒主要成分のメリチンは、PLA2 activator、分泌性PLA2である。 構造上の特徴から　←参考1 Cytosolic Phospholipase A2（細胞内に存在する細胞質型 PLA2群）：cPLA2 IV型ホスホリパーゼA2（Group IV Phospholipase A2） 生体内に広く分布するPLA2で、細胞膜のリン脂質からLTとPGを遊離させる。 cPLA2α：85kDa 現在、脂質メディエーター産生の上流であるcPLA2αの阻害剤が有望な新薬になると期待されている。 Calcium-independent phospholipase A2(Ca2+非依存性 PLA2群)：iPLA2 VI型ホスホリパーゼA2（Group VI Phospholipase A2）　参考1 カイニン酸又は電気刺激などの外的刺激により海馬特異的に発現する。 Secreted Phospholipase A2 細胞外に放出される分泌性 PLA2群）：sPLA2 sPLA2は主に肥満細胞に発現していて、LTとPG産生に関与している。 sPLA2群の研究の歴史は古く、ヘビ毒やハチ毒に大量に含まれることから、酵素触媒反応のメカニズムやタンパク質高次構造に関する基礎概念は20年以上も前にほぼ確立されていた。 IA型ホスホリパーゼA2（Group IA Phospholipase A2） 進化的に古いタイプの毒ヘビ コブラ cobra、ウミヘビの仲間、krait）に存在する。 N末端のプロペプチドの限定分解によって活性型に変換される。 外分泌 IB型ホスホリパーゼA2（Group IB Phospholipase A2） 豚と人の膵 sPLA2-IB：1980年代に膵臓消化液から、ヘビ毒I型酵素に類縁のPLA2が精製された。 外分泌 IIA型ホスホリパーゼA2（Group IIA Phospholipase A2） Rattlesnakesガラガラ蛇、vipersマムシ、人の滑液や血小板。 sPLA2-IIA：1980年代に炎症浸出液から、II型酵素に類縁のPLA2が精製された。 外分泌 IIB型ホスホリパーゼA2（Group IIB Phospholipase A2） Gaboon viper（ガボンクサリヘビ、ガブーンバイパー） 新しいタイプの毒ヘビ（マムシ、ガラガラヘビの仲間）に含まれる C末端に突出配列をもつもの。 外分泌 III型ホスホリパーゼA2（Group III Phospholipase A2)） Beeミツバチ/ lizardトカゲ ハチ毒のPLA2は触媒領域のアミノ酸配列を除いてヘビ毒PLA2と構造が異なることから、III型に分類された。 外分泌 sPLA2群に共通の特徴として、活性中心のHis-AspとCa2+結合配列、および 分子内ジスルフィド結合の位置がよく保存されていて、同様のモチーフを持つsPLA2様分子は線虫や植物、更にはウイルスにも見いだされる。 1990年代半ば以降、遺伝子データベース検索により、新しい哺乳動物sPLA2 アイソザイムが次々と同定され、その総数は現在11種類に達している。 このうちヘビ毒PLA2に類縁のタイプが最も多く（sPLA2-IB, IIA, IIC, IID, IIE, IIF, V, Xの８種）、この他にハチ毒PLA2と類似したsPLA2-IIIと、独特の構造を持つsPLA2-XII （A, Bの２種）が存在する。

○PLC : ホスホリパーゼC（Phospholipase C）

• PLCは神経伝達物質や神経栄養因子などの細胞刺激によって、GタンパクのGq/G11が活性化されると、活性化される。
• PLCはPIP2を、IP3とDAGに加水分解する。
• PLCによる加水分解は、多くの細胞機能の調節における最も初期の現象の一つである。
• 産生されたIP3は、セカンドメッセンジャーとして、小胞体からカルシウムイオンの放出を促進する。
• DAGは疎水性なので細胞膜にとどまり、PKCを活性化する。
• さらに、PIP2がホスホリパーゼDとホスホリパーゼA2を活性化することから、PIP2自身の量の減少は、重要な細胞内シグナルと考えられる。
• また、種々のアクチン結合タンパク質との相互作用によりアクチン重合を調節し、プレクストリン相同(PH)ドメインを含有する多くのシグナルタンパク質の膜接着部位としても機能している。

  トランスデューサー	Gq/G11
  エフェクター	PLC↑
  セカンドメッセンジャー	IP3	DAG
  作用分子	CaMK	PKC

  
  
• ほ乳動物では13種類のPLCが同定されていて、それらは構造的に６つの型（β、γ、δ、ε、ζ、η）に大別される。すべてのPLCは酵素活性を司るXドメイン、Yドメインをはじめ、プレクストリン相同（PH）ドメイン（ζ型を除く）、EFハンドモチーフ、C2ドメインといったドメインを共通に有する。
• β型はGタンパクによって活性化する。
  γ型は主に受容体型チロシンキナーゼによって活性化される。
  

  視床Vb、プルキンエ細胞	mGluR1	Gq/G11	PLCβ4
  大脳皮質、海馬	mGluR5	Gq/G11	PLCβ1

• PLCのアイソフォームのうち視床Vbでは、PLCβ4が唯一のアイソフォームである。皮質視床路とのシナプスにmGluR1があり、mGluR1-PLCβ4が持続的な脱分極を可能にし、炎症時などにおける持続的な痛み情報を大脳皮質に伝える可能性が示唆されている。*

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●プロテインキナーゼ（タンパクリン酸化酵素） Protein kinase：PK　　←→ホスファターゼ（脱リン酸化酵素）

キナーゼ（リン酸化酵素、カイネース）　Kinase　←→ホスファターゼ ATPなどの高エネルギーリン酸結合を有する分子からリン酸基を基質あるいはターゲット分子に転移（リン酸化）する酵素の総称 プロテインキナーゼをキナーゼと呼ぶことが多いが、キナーゼには低分子基質（クレアチンキナーゼ、ピルビン酸キナーゼ、ヘキソキナーゼ）に対するキナーゼもある。 リン酸化　phosphorylation リン酸化はタンパク質機能調節のための一般的な翻訳後修飾（PTM）であるが、真核細胞中の 3つのアミノ酸、セリン、スレオニン、チロシンなどの側鎖以外では発生しない。 タンパク質リン酸化は、キナーゼとホスファターゼよる可逆的なPTMである。基質は、キナーゼによりリン酸化され、またホスファターゼにより脱リン酸化される。これら2つの酵素ファミリーにより、細胞内のリン酸化タンパク質の動的性質が促進される。 細胞内のキナーゼとホスファターゼの各濃度の時間的・空間的なバランスや、特定リン酸化部位の触媒効率に応じて、細胞内のリン酸化のプロテオームのサイズが異なってくる。 リン酸化モチーフには、酸性モチーフ、塩基性モチーフ、プロリン指向性モチーフおよびチロシンリン酸化モチーフがある。 自己リン酸化　autophosphorylation タンパク質の翻訳後修飾の1つ 一般的には、プロテインキナーゼによるキナーゼ自身のリン酸化として定義される。 真核生物では、この過程はプロテインキナーゼ内のセリン、スレオニンまたはチロシン残基へのリン酸基の付加によって行われ、通常は触媒活性を調節するものである。 一般的に、キナーゼに導入されるリン酸基はヌクレオシド三リン酸のγ-リン酸基であり、最も多いのはATP由来のものである シス自己リン酸化　cis autophosphorylation キナーゼ自身の活性部位がリン酸化反応を触媒する自己リン酸化 トランス自己リン酸化　trans autophosphorylation 同種の他のキナーゼが活性部位を提供して反応が行われる自己リン酸化 多くの場合、キナーゼ分子が二量体化した時に行われる。 活性化セグメント　activation-segment キナーゼの活性制御に重要な機能をもつ領域



• プロテインキナーゼはタンパクを可逆的に、リン酸基を付加（リン酸化）する酵素
• リン酸化によって基質のタンパク質は酵素活性や、細胞内での局在、他のタンパク質との会合状態が変化することなどにより、機能的な変化を受ける。
• タンパク質の30%がプロテインキナーゼによる変化を受け、細胞内のシグナル伝達経路内や代謝経路が調節される。
• プロテインキナーゼは触媒ドメイン（キナーゼドメイン）を持ち、二価のカチオン（Mg²⁺またはMn²⁺）とともに、基質（ペプチドあるいはタンパク質）とリン酸供与体（ATPまたはGTP）を一つの複合体として結合、次にγ−リン酸を供与体から基質の受け手の水酸基残基（セリン、スレオニンまたはチロシン）に転移させる。
• プロテインキナーゼは、ATPからタンパク質分子内のアミノ酸残基にある水酸基にリン酸基を移し共有結合させる活性を持つ。
• キナーゼの機能異常は病気の原因になることも多い。
  
  
• キナーゼの特異性は特定のアミノ酸配列に基づくものではなく、リン酸化される基質となる数個のアミノ酸（疎水結合やイオン結合による）と結合するので、キナーゼはある性質を共有する「基質ファミリー」全体に対して特異的である。
• ほとんどのキナーゼは、基質のようにキナーゼに結合するが、リン酸化を受けるアミノ酸を欠くような「擬似基質」によって阻害される。擬似基質が取り除かれるとキナーゼは機能を取り戻す。これらのキナーゼの触媒部位は高度に保存されている。

  セリン・スレオニンキナーゼ ホスホリラーゼキナーゼ/プロテインキナーゼA /プロテインキナーゼC/プロテインキナーゼG/PKMzeta/CaMK/MAPキナーゼ/Rho キナーゼ/IKK/Mosキナーゼ/Rafキナーゼ/mTOR 　→受容体型セリン・スレオニンキナーゼ 　→DNA依存性プロテインキナーゼ プロリン指向性セリン・スレオニンキナーゼ　proline-directed protein kinase　←→リン酸化モチーフ マイトジェン活性化タンパク質（MAPキナーゼやサイクリン依存性タンパク質キナーゼ5（Cdk5キナーゼ）Cdk5キナーゼなど、いわゆるプロリン指向性キナーゼが、MAP1Bをリン酸化し、そのリン酸化がシナプス形成に必須であると考えられる。 グリコーゲン合成酵素3（GSK3）はプロリン指向性セリン・スレオニンキナーゼのひとつであり、最初にグリコーゲン合成酵素をリン酸化して不活化する酵素として見出された。 Cdk5はプロリン指向性のセリン・スレオニンキナーゼであり、活性化サブユニットであるp35と結合することによって活性化される。 MAPキナーゼ、Cdk5キナーゼ、GSK3などのプロリン指向キナーゼは、アルツハイマー病に関連するタウタンパク質の過剰リン酸化に関与しています。

  チロシンキナーゼ 非受容体型チロシンキナーゼ /受容体型チロシンキナーゼ

  ヒスチジンキナーゼ

  アスパラギン酸／グルタミン酸キナーゼ

○セリン・スレオニンキナーゼ Serine serine/threoninekinase
　＝非受容体型セリン・スレオニンキナーゼ　←→受容体型セリン・スレオニンキナーゼ

• セリン・スレオニン特異的キナーゼ（セリン・スレオニンキナーゼ）はチロシンキナーゼと同様に、シグナル伝達で機能する。
• セリン・スレオニンキナーゼはセリンまたはスレオニンの水酸基をリン酸化するプロテインキナーゼ
  
• Gタンパク質共役受容体キナーゼ：GRKは、Gタンパク質共役受容体をリン酸化するセリン・トレオニンキナーゼである。
  
  

  ・プロテインキナーゼ A Protein kinase A：PKA 　サイクリックAMP依存性プロテインキナーゼ セリン・スレオニンキナーゼ Gタンパク：GsによってcAMPの産生が促進され、Giによって抑制される。 Gタンパク共役受容体（Gs）にリガンドが結合→細胞内cAMPが増加→PKAの核内への移行（活性化）→核内でCREBのSer133（133番目のセリン残基）がリン酸化を受け活性化される。 大小2つのドメインからなり、小ドメインはβシート、大ドメインはαヘリックスを含む。 基質とATPの結合部位は2つのドメインの間隙にある。 ATPと基質が結合すると、2つのドメインは互いに回転するように動き、ATPの末端リン酸基と基質のターゲットアミノ酸が近寄って反応が起きやすい位置となる。 通常、4量体（調節サブユニット2個と触媒サブユニット2個：R2C2）からなり、調節サブユニットが触媒サブユニットの活性中心を封鎖している。 cAMPが調節サブユニットに結合すると、2個のRCに解離し、これが活性を有する。また触媒サブユニット自体もリン酸化によって調節される。 活性薬：8-Bromo-cAMP 阻害薬：H89、KT5720

  プロテインキナーゼ A Protein kinase B：PKB 　＝胸腺腫ウイルスがん原遺伝子1 AKR mouse strain thymoma：Akt Aktはがん原遺伝子産物として発見された。 セリン・スレオニンキナーゼ Akt/PKBはがん、糖尿病、ラミノパシー（Laminopathy）、脳卒中、及び神経変性疾患の治療の重要な標的として考えられている。 がんの進行やインスリンの代謝などの多様な細胞の過程において重要な調節的役割を果たす。 Aktカスケードは、受容体チロシンキナーゼ、インテグリン、B及びT細胞受容体、サイトカイン受容体、Gタンパク質共役型受容体やPI3Kによるホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸 (PtdIns(3,4,5)P3) の産生を誘導するような他の刺激によって活性化される。 これらの脂質は、Aktやその上流の活性化因子であるPDK1など、プレクトストリン相同 (PH) ドメインを持つタンパク質の、細胞膜上のドッキング部位として機能する。 Aktには非常によく関連する3種類のアイソフォーム (Akt1、Akt2、及びAkt3) があり、これらはPI3Kの主要なシグナル伝達経路に相当する。 Aktはインスリンシグナル伝達及びグルコース代謝にとって重要であるが、マウスを用いた遺伝的な研究によって、これらの過程にはAkt2が中心的な役割を担うことが明らかになった。 AktはCDK阻害因子のp21及びp27に対する直接作用や、サイクリン D1及びp53のレベルに対する間接的な作用によって細胞周期と細胞分裂を調節するとともに、mTORとp70 S6キナーゼ経路に対する効果を通じて細胞増殖を調節する。 Aktは、BadやForkheadファミリーの転写因子のようなアポトーシス促進性のシグナルを直接阻害することによって、細胞の生存を媒介する、主要なメディエーターである。 Tリンパ球の流れは、Aktの下流にある接着因子の発現によって調節される。 AktはGABA受容体やAtaxin-1、及びハンチンチン (Huntingtin) タンパク質のような神経機能に関与するタンパク質を調節することが示された。 AktはFGF、TGF-βシグナル伝達を調節するSmad分子と相互作用することが証明された。 AktによるラミンAのリン酸化は、核タンパク質の構造的な組織化にとって重要な役割を果たしているかもしれない。 PI3K/Akt経路　PI3K / Akt Signaling PI3K（ホスファチジルイノシトール-3 キナーゼ）とその下流のAkt（セリン-スレオニンキナーゼ）によるシグナル伝達系 細胞増殖、分化、 生存シグナル制御にリン脂質代謝系を介するシグナル経路できわめて重要な役割をはたしている。 ホスホイノシチド3-キナーゼ ：PI3Kは、細胞膜の構成成分であるイノシトールリン脂質をリン酸化する酵素で、産生したPI3,4,5-三リン酸（PIP3）がAktをリン酸化する。がん遺伝子であるAktは多くのがん組織で活性していて、Aktの生存促進作用ががん化に重要な貢献を果たす。 成長・増殖・糖代謝・血管新生・抗アポトーシス作用などさまざまな作用が報告されているが、この経路の阻害が逆に抗老化に働くことが明らかとなり注目されている。

  ・ホスファチジルイノシトール-3 キナーゼ、ホスホイノシチド3-キナーゼ：PI3キナーゼ 　　Phosphoinositide 3-kinase：PI3K　参考1/1 非タンパク質キナーゼ：ほとんどのキナーゼはタンパク質をリン酸化するのに対し、PI3Kは脂質をリン酸化するのが大きな特徴である。 膜の構成成分であるイノシトールリン脂質のイノシトール環3位のヒドロキシル基（-OH基）のリン酸化を行う酵素 受容体型チロシンキナーゼが増殖因子刺激などにより活性化されると、細胞膜直下にリクルートされる。 イノシトールリン脂質は、PI3Kなどのキナーゼの触媒作用を受けてホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸：PtdIns(3,4,5)P3となり、PKB/Aktを活性化を起こす。このシグナル伝達経路はPI3キナーゼ-Akt経路と呼ばれ、様々な生理作用の発現に関与する。特にインスリンの分泌促進に深く関与することから、新たな糖尿病薬の開発が示唆されている。 ほ乳類ではクラスIA、クラスIB、クラスII、クラスIIIの４つのサブクラスに分類される。

  ・プロテインキナーゼC Protein kinase C：PKC 1977年に神戸大学名誉教授の西塚泰美先生らが、牛の脳細胞から発見したプロテインキナーゼ カルシウム依存性タンパクリン酸化酵素 活性化されたPKCは、標的タンパク(セリン／スレオニン)をリン酸化させるセリン・スレオニンキナーゼである。 Gタンパク：Gq/G11の活性化により、PLCが活性化され、膜リン脂質のPIP2がイノシトール3リン酸(IP3) と ジアシルグリセロール(DAG)に分解される。 神経障害性疼痛における熱痛覚過敏や機械刺激によるアロディニアに、脊髄後角侵害受容ニューロンのCa2+依存性PKC：PKCγが関与している。 セリン・スレオニンキナーゼであるPKCは、NMDA受容体のタンパクのセリン・スレオニンあるいはチロシン残基をリン酸化する。その結果、Mg2+の遮断作用が取り除かれて、NMDA受容体のイオンチャネルの開放が促進され、wind up(脊髄でのwind up)も生じる。 Malmbergらは、PKCγのノックアウトマウスでは、通常の痛み行動は野生型と同じであるが、ニューロパシックペインに対する動物の行動がほとんどなくなった。[PubMed] 細胞増殖、遺伝子発現、受容体制御、イオンチャネル・ゲーティングなど広範な生理機能に関与する。 生理活性物質が細胞表面にある受容体に捉えられると、細胞膜のリン脂質から分解されるDAGによって、細胞内のPKCが活性化される。リン脂質の分解でできる別の物質によって増加したCa2+とPKCが協調して、外部からの情報を増幅させる。 PKCが細胞の分化、増殖、そしてがん化にも関係している。発がん物質であるフォルボールエステルが、PKCを活性化することによって、Ca2+と協調し、細胞分裂を起こさせる。 PKCは大脳の記憶の中枢とされる「海馬」に多く存在していて、記憶に重要な役割を果たしている。 哺乳類では少なくとも12種類のCキナーゼが見つかっていて、3つのサブファミリーに分けられる。 　 活性化因子 PKC activator conventional PKC（α, β, γ） 　在来型↓ Ca2+、DAG、PMA、TPA、ホスファチジルセリン依存性 novel PKC（δ, ε, η, θ） 　新型 Ca2+非依存性、DAG依存性 新型PKCはカルシウムイオン結合活性を失っている。 atypical PKC (ζ, λ） 　非典型C ホスファチジルセリン依存性のみ conventional PKC---在来型PKC PKCα, PKCβ, PKCγ PKCのサブタイプの一つ N末端側の調節ドメインと、C末端側の触媒ドメインからなる。 在来型PKCは主に2+、ジアシルグリセロール：DAG、あるいはホスファチジルセリン：PSなどのリン脂質によって活性化される。 TPAなどの細胞の癌化を促進するプロモーターや、Ca2+、DAG、リン脂質によって活性化される。 モルヒネの精神依存では側坐核のNMDA受容体サブユニットのNR2BのC末端領域のPKCγが活性化されている。 DAGはリン脂質からホスホリパーゼCによって作られるので、conventional・novel の両Cキナーゼはシグナル伝達経路においてホスホリパーゼCの下流に位置することになる。 Cキナーゼは活性化されると、RACKタンパク質(活性化[Activated] Cキナーゼ[Kinase]に対する膜結合受容体[Receptor]の意)によって細胞膜に移動される。 Cキナーゼの活性は長時間持続し、最初の活性化シグナル(Ca2+波と呼ばれる)が終わったあとも活性を保持している。これはおそらくホスホリパーゼによってホスファチジルコリンから生成されたDAGによるものと思われ、また脂肪酸も関わっている可能性がある。 調節領域には、Ca2+結合部位、susteine rich domain、偽基質配列がある。 選択的PKC阻害剤：チェレリスリン---PKCに対する選択的な細胞膜透過性阻害薬、PKCの触媒ドメインに作用、リン酸受容体に対する競合的な阻害作用を示し、ATPに対しては非競合的な阻害作用を示す。 PKC阻害剤：カルホスチンC（calphostin C）---補因子の結合を阻害するために調節ドメインに結合

  ・プロテインキナーゼG　Protein kinase G：PKG 　サイクリックGMP依存性プロテインキナーゼ cGMP-dependent protein kinase 細胞内信号伝達経路に関与する酵素で、cGMPによって活性化され、他のタンパク質をリン酸化して活性化するタンパク質

  ・カルシウム／カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ 　Calmodulin- dependent protein kinase：CaMキナーゼ　←→カルモデュリン セリン・スレオニンキナーゼである。 すべてのセルタイプにおいて遊離カルシウムは主要なセコンドメッセンジャーである。Ca2+がその作用を示す一つのメカニズムとして、17kDaのタンパク質カルモデュリンとの結合による作用発現があげられる。 4つのカルシウムイオンの結合によりCaMに構造変化が起こり、カルシウム/カルモジュリン複合体により活性化されるいくつかのクラスのプロテインキナーゼなど、多のタンパク質との相互作用を促進させる。 脳におけるカルシウムイオン依存性シグナル伝達にもCaMキナーゼが重要な役割を演じている。 さらに近年、CaMキナーゼをリン酸化して活性化するCaMキナーゼキナーゼ：CaMKKが発見された。Ca2+を介するシグナル伝達系にこのプロテインキナーゼカスケードが重要な役割を果たしている。 CaMキナーゼIIは記憶の記銘と保持機構に関与している。 刺激に応答して神経細胞内Ca2+濃度が上昇し、CaMが活性化される。 CaMはCaMキナーゼIIを活性化するとともに、CaMキナーゼキナーゼ：CaMKKの活性化を介してCaMキナーゼIとCaMキナーゼIVを活性化する。 サブタイプがある。脳では主にαサブタイプとβサブタイプが存在する。 特異型CaMキナーゼ ミオシン軽鎖キナーゼがある。これはミオシンをリン酸化して筋肉を収縮させる。 ミオシン軽鎖キナーゼ　myosin light-chain kinase：MYLK、MLCK ミオシン軽鎖、すなわちミオシンIIの調節軽鎖をリン酸化するセリン・スレオニンキナーゼ MYLKにはATP結合ドメインを持つ触媒コアドメインが存在する。触媒コアの両側にはカルシウムイオン/カルモジュリン結合部位が存在する。このドメインへのカルシウムイオンの結合は、MYLKのミオシン軽鎖に対する結合親和性を高める。ミオシン結合ドメインはMYLKのC末端に位置する。MYLKのN末端にはアクチン結合ドメインが位置し、アクチンフィラメントとの相互作用によってMYLKは適切な位置に維持される。 MYLKには4つの異なるアイソフォームが存在する。 MYLK1　平滑筋で発現 MYLK2　骨格筋で発現 MYLK3　心筋で発現 MYLK4　novel、詳細は未解明 M13 ペプチド　M13 Skeletal Muscle Myosin Light Chain Kinase Peptide カルモジュリン依存性酵素の1つである骨格筋ミオシン軽鎖キナーゼに由来する26アミノ酸のペプチドを示す。 GCaMPは主として緑色蛍光タンパク（EGFP)、カルモジュリン(CaM)、ミオシン軽鎖フラグメント（M13）を遺伝子工学的に結合させたカルシウムセンサータンパク質 多機能型CaMキナーゼ　＝CaMキナーゼII：CaMKII 神経伝達物質の分泌、転写因子の制御、グリコーゲン代謝など様々な場面で働く。 脳のタンパク質の1ないし2%がCaMキナーゼIIである。 CaMKIIはシナプス可塑性に必要なセリン・スレオニンキナーゼである。 CaMKIIは、CaMKIIα、CaMKIIβ、CaMKIIγ、CaMKIIδの4種類より構成され、脳では主にαサブタイプとβサブタイプが存在する。βサブタイプは、αサブタイプと複合体をつくる。 CaM キナーゼIIは記憶の記銘と保持機構に関与している。 CaMKIIは、複数の相同なサブユニットから構成された多量体として存在する。細胞内Ca2+の上昇によって活性化したカルモジュリン（Ca2+/カルモジュリン）が結合すると、その立体構造に変化が生じて、活性部位が露出し、ATP存在下で隣接するサブユニットのリン酸化（自己リン酸化）と基質タンパクのリン酸化を起こす。自己リン酸化を起こしたCaMKIIはCa2+/カルモジュリンをトラップし、活性化状態が一定期間持続することが知られている。 神経活性化マーカーの一つであるArcはCaMKIIβとの相互作用により不活性なシナプスに集積し、AMPA型グルタミン酸受容体のエンドサイトーシスにはたらく。 利根川Labのalpha-CaMKIIノックアウトマウス * 1992年 α-CaMKII遺伝子の欠損は、シェファー側枝CA1シナプスでのLTPの欠損と空間学習の障害を発生させる。 海馬のスライスを用いた研究では、α-CaMKⅡの阻害剤を加えると、記憶に関連するLTPが阻害され、α-CaMKⅡ遺伝子のノックアウトマウスでは、LTPが空間記憶に必要である。＠利根川研1 CaMKIIα（K42R）ノックインマウス、B6-CaMKII alpha (K42R) 1/2 山肩葉子先生, 柳川右千夫先生作製のCamk2a K42Rノックインマウス CaMKIIαのキナーゼ活性ドメインにあるアミノ酸のうち、ATPの結合に必要な42番目のリシン残基（Lys-42）をアルギニン残基（Arg-42）に置き換えることにより、キナーゼ活性を失ったK42Rノックインマウス CaMKII alpha ゲノム遺伝子のエクソン2内の核酸の点変異 (AAG→AGG) に加えて、下流のイントロン2内にloxP配列が残存 タンパクとしてのCaMKIIは発現しているが、キナーゼ活性のみが消失しているという不活性型CaMKIIα(K42R)ノックインマウス 一見では野生型と見分けがつかないが、成体において、軽度のてんかん発作をまれに示す。 海馬神経細胞に、シナプス可塑性を引き起こす高頻度反復刺激（テタヌス刺激）を与えてても、シナプス後神経細胞の樹状突起の増大も、シナプスの長期増強（LTP）も起こらない。 恐怖条件付け学習において、contextual learningは全く成立しないが、cued learning（海馬非依存性、扁桃体依存性学習）は、野生型に比べると少ないながらも、一定程度認められる。 CaMKIIβ ドレブリンはCaMKIIβも細胞骨格であるアクチン線維に結合する分子としていて、ドレブリン／CaMKIIβ／アクチン繊維）は複合体は、シナプス活動時に細胞外からカルシウムが流入すると、ドレブリンとCaMKIIβとアクチン繊維は分離し、アクチン線維が再構成されてシナプスの形態が変わる。 CaMKIIβはカルシウム濃度が上昇すると活性化しアクチン繊維から離れることから、CaMKIIβはドレブリン／CaMKIIβ／アクチン線維複合体のカルシウムセンサーの役割を担うと示唆されている。　参考 CaMKIIはシナプス後肥厚画分中に多量に含まれていて、ほとんどの構造タンパク質と同じ程度の量が存在する。CaMKIIがアクチン線維を束化し、 LTPにおいてF-actinを修飾する。CaMKIIは興奮性シナプスで情報伝達分子であるばかりではなく、構造タンパク質しても重要な役割を果たしている。　参考 CaMキナーゼIII CaMKIIは神経細胞に豊富に存在し、神経伝達物質合成酵素やシナプス小胞結合タンパク、イオンチャネル、神経伝達物質受容体などをリン酸化することによって、それらタンパク機能を調節し、記憶・学習をはじめとする神経機能の変化を担うと考えられている。 CaMKIV 長期増強と恐怖条件付けに関与する。 CaMKIVは核内に非常に多く、神経活動依存的に転写因子CREBをリン酸化し活性化する。その結果、c-fosやArc、zif268（egr-1）、脳由来神経栄養因子（BDNF）等の最初期遺伝子群など、長期的な可塑的変化に必要なタンパク質の転写を神経活動依存的に促進するとされる。 遺伝子改変マウスを用いた研究が進められ、細胞機能と合致し、ノックアウトマウスにおいて海馬長期増強障害、小脳LTD障害とともにCREBリン酸化の低下が、行動レベルでは小脳機能障害および長期恐怖記憶の異常が報告されている。先に述べたCaMKIIを介した短期シナプス可塑性に加えて、シナプス刺激によってもうひとつのCaMキナーゼ経路であるCaMKK-CaMKIV経路が活性化されることが、長期シナプス可塑性を引き起こすために必要であり長期記憶の成立に寄与すると考えられている。 CaMキナーゼキナーゼ：CaMKK CaMKをリン酸化する2種類の上流キナーゼであり、CaMKKαとCaMKKβのサブタイプがある。 CaMKKβは空間記憶形成に関与する。 BDNFやCREBの関与 ⇒Calcium-binding-protein ：CPG 　カルモデュリン/カルビンディン

  ・マイトジェン活性化プロテインキナーゼ：MAPキナーゼ 　Mitogen-activated protein kinase：MAPK 　　参考：1 マイトジェン mitogen マイトジェンとは、分裂促進物質、有糸分裂促進物質 細胞に有糸分裂を起こさせる活性をもつ物質。 マイトジェン活性とは、細胞の分裂促進活性 MAPキナーゼは真核生物に高度に保存されているセリン/スレオニンキナーゼである。 ERK、JNK、および p38 キナーゼを含むMAPキナーゼスーパーファミリーがある。 活性化にともなって核内へと移行することから、細胞外のシグナルを核内へと伝える鍵分子として機能しているものと考えられている。 MAPキナーゼファミリーは、MAPKカスケードにより、細胞膜表面のシグナルを核内に伝達する：細胞内シグナル伝達に中心的役割を演じている。 MAPキナーゼファミリーは、有糸分裂誘起物質、成長因子や様々な形のストレスに応答し、転写因子をリン酸化して活性化する。 MAPKスーパーファミリーは、成長因子、化学薬品、浸透圧ストレス、放射線、細菌感染、炎症性サイトカインなど、多種な刺激に対する細胞内シグナル伝達カスケードネットワークを形成している。 MAPキナーゼは、MAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)により活性化され、pTXpY配列 上のスレオニンとチロシン残基がリン酸化される。 MAPキナーゼの活性化には、キナーゼサブドメイン7,8の間に存在するT（スレオニン）残基とY（チロシン）残基の両方の残基がリン酸化されることが必要である．これらのMAPキナーゼの活性化機序はお互いに異なる。 MAPKカスケード MAPキナーゼカスケードは細胞の増殖、分化、死、ストレス応答など多くの細胞機能の制御に関わり、酵母から高等植物や哺乳動物に至るまで高度に保存された細胞内シグナル伝達経路である。 MAPキナーゼは、MAP キナーゼキナーゼ（MAPKK）によるリン酸化を受けて活性化さる。 MAPKKはMAPキナーゼキナーゼキナーゼ（MAPKKK）によるリン酸化を受けて活性化される。 このキナーゼカスケードは、MAPキナーゼカスケードと呼ばれ、AP-1の活性化などを含むさまざまな細胞内シグナル伝達系で働いている。 哺乳類では4つのMAPKファミリー分子(ERK1/2 (古典的MAPK)、ERK5、JNK/SAPK)、p38経路に分類されていて、それぞれが独立したカスケードを形成していることが知られている。 EGF、NGF インスリンなど 　 IL-1、TNF-α UV照射、熱ショックなど 　増　殖　刺　激　 　 　 炎症性サイトカイン 物理化学的ストレス MAPKKK ↓ ↓ 　 ↓ ↓ MAPKK MEK1/2 MEK5 　 MKK4/7 MKK3/6 ↓ ↓ 　 ↓ ↓ MAPK ERK1/2 ERK5 　 JNK1/2/3 p38α/γ/δ ERK1/2 (古典的MAPK) ERK5 　 JNK/SAPK p38 MAPK classical Ras-Raf-MEK1/2-ERK1/2 signalling cascade↑ 古典的MAPキナーゼのカスケード（Raf→MEK→ERK）はRas、Rap1などによって活性化される。 ERKは活性化すると転写因子などをリン酸化し、遺伝子発現を調節することで細胞の分化や増殖などを制御していると考えられている。 RasはRaf（＝MAPキナーゼキナーゼキナーゼ：MAPKKK）を活性化する。 RafはMEK（＝MAPK/ERK kinase：MAPキナーゼキナーゼ：MAPKK）を活性化する。 MEK1/2はERK1/2（＝MAPK）ををリン酸化して活性化させる。 MAPKKK：MAPKキナーゼキナーゼキナーゼ＝MEKキナーゼ Rafキナーゼ：RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase　 RAF：Rapidly Accelerated Fibarusarcoma セリン/スレオニンキナーゼ、MAPKKK レトロウイルスがん遺伝子に関連する3つのセリン/スレオニンキナーゼファミリー Raf遺伝子（Virus-induced Rapidly Accelerated Fibrosarcoma：v-Raf）は1983年にマウス肉腫ウイルス3611（mouse sarcoma virus 3611）から単離された。mouse sarcoma virus 3611は維肉腫 fibrosarcoma 誘導を増強するRAFキナーゼ関連がん遺伝子を含む。 RafはGTP結合型（活性型）のRas（がん遺伝子産物）をはじめとする低分子型GTP結合タンパク質やPKCなどによって活性化され、下流のMEKキナーゼをリン酸化して活性化する。 RAFキナーゼはRAS -RAF- MEK - ERKシグナル伝達カスケードに関与る。 原がん遺伝子（c-raf）産物として同定されたものである。 RafにはヒトでA-Raf, B-RafおよびC-Rafの3種類のparalogが存在する。 A-Raf　 ヒトARAF遺伝子にコードされている酵素 ステロイドホルモン関連のアイソフォーム B-Raf　 B-Raf (v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1)タンパク質は 766個アミノ酸より成る約74kDaのセリン/スレオニンキナーゼ B-RafはEGFRなどの受容体型チロシンキナーゼにより活性化されたRASタンパク質と直接結合し、 B-RafやC-Rafと二量体を形成することで活性化され、下流のMEK-ERK経路を活性化、細胞増殖や生存に関与する。 C-Raf　＝Raf1　 normal cellular Raf gene MAPキナーゼキナーゼキナーゼ：MAPKKKであり、膜結合型GTPaseのRasファミリーの下流で機能し直接これに結合する。 活性型RAF1は二重特異性タンパク質キナーゼのMEK1とMEK2をリン酸化して活性化し、これが次々とセリンスレオニン特異的キナーゼのERK1とERK2をリン酸化し活性化する。 活性化ERKsは細胞生理機能において多面的な作動体であり、細胞分裂周期、アポトーシス、細胞分化および細胞遊走に関与する遺伝子の発現調節において重要な役割を担う。 ・Transforming growth factor-activated kinase： TAK1 MAPKKKファミリー TAK1はTGFやBMPによるシグナル伝達を媒介するセリン/スレオニンキナーゼである。 TAK1は、IL-1に応答してTAB1とキナーゼ複合体を形成し、この複合体は核内因子κB(NfκB)の活性化に必要である。 TAK1はMAPK8/(JNKやMAP2K4/MKK4も活性化し、環境ストレスに対する細胞応答において役割を担う。 Tak1は胸腺細胞発生に必須であり、TAK1の活性化や欠損によりCD4やCD8を呈するシングルポジティブな胸腺細胞の成熟が阻止される。 TAK1を欠損した胸腺細胞ではNfκBやJNKの活性化が行えず、刺激を受けた際にアポトーシスを起こしやすい。 神経損傷後の脊髄アストロサイトにおけるTAK1の発現上昇が機械痛覚過敏に寄与する。　参考 Mosキナーゼ セリン/スレオニンキナーゼ Mosは動物卵の減数分裂で特異的に発現し、その活性(下流のMEK-MAPK-p90Rskを含む)は減数分裂の進行及び減数第二分裂での分裂停止(ヒトデ等の無脊椎動物は減数分裂直後のG1期停止)に必須とされる。 原がん遺伝子（c-mos）産物として同定されたものである。 MAPKK＝MAPKキナーゼキナーゼ　 =MAPK/ERK kinase：MEK MAPKキナーゼによってスレオニン残基（T）とチロシン残基（Y）がリン酸化されるが、ERKではThr－Glu－Tyrモチーフ、JNKではThr-Pro-Tyrモチーフ、p38ではThr-Gly-Tyrモチーフにおいてリン酸化を受ける。 RafはMEKを活性化する。 MEK Inhibitor：U0126/PD98059 ある種のがんにおいて、しばしば過活動であるMAPK/ERK経路に影響を及ぼすために使用れる。 トラメチニブ trametinib（GSK1120212）（メキニスト） 分子標的薬に分類される抗がん剤の一つ BRAF変異メラノーマ治療薬としてFDA承認 2013年5月、トラメチニブは単剤でV600E変異またはV600K変異を有する悪性黒色腫に対する治療薬として米国でFDAに承認され、2014年1月には、BRAF阻害薬ダブラフェニブとの併用療法が迅速承認された。また2014年4月には欧州でEMAから「切除不能または転移性のBRAF V600変異陽性メラノーマを有する成人患者」に対しての承認を取得した。 日本では2016年3月に「BRAF 遺伝子変異を有する根治切除不能な悪性黒色腫」について承認された。 転移のある悪性黒色腫の内、BRAF・ V600E変異陽性の腫瘍をターゲットとした第III相臨床試験でトラメチニブは良好な結果を示した。 MEK阻害効果により、細胞の増殖に寄与するMAPK/ERKシグナル伝達経を阻害して抗腫瘍効果を発揮する。 MEK1およびMEK2を阻害する。 U0126 1,4-diamino-2,3-dicyano-1,4-bis[2-aminophenylthio]butadiene MW= 426.5 MEK1/2の選択的阻害剤：MAPKの活性化を阻害する。 MEKに非競合的に結合して触媒活性を阻害することにより、ERKのリン酸化による活性化を妨げる。 MEK1およびMEK2を同等に阻害する。 PD98059 MEK1の選択的阻害剤（MEK2の阻害効果はほとんどない。） RafによるMEK1の活性化を妨げる阻害剤 Selumetinib PFSの改善を示した非小細胞肺がん（NSCLC）の第2相臨床試験を受けており、KRAS突然変異陽性NSCLC（SELECT-1、NCT01933932）のフェーズⅢ開発に進んでいる。 進行中のその他のph 3臨床試験には、ブドウ膜黒色腫（失敗）および甲状腺分化がんが含まれる。 PD0325901 選択的で、かつ非ATP競合的なMEK阻害物質 乳がん、結腸がん、およびメラノーマについて進行性非小細胞肺がんの第II相試験は、「その主要有効性エンドポイントを満たさなかった」。 CHIR 99021（GSK-3阻害物質）と共に使用することにより、ES細胞の分化を抑制し、自己複製能の維持に有用 MAPK ERK extracellular signal-regulated kinase（細胞外シグナル調節キナーゼ） ほ乳類の代表的なMAPキナーゼ（：MAPK）ファミリーに属するシグナル伝達分子で、ERK1/2はもっとも早くに発見されたことから古典的MAPキナーゼとも呼ばれる。 ERKファミリーとして5つのアイソフォーム（ERK1∼ERK5）が報告されている。 MAPKキナーゼによって、ERKのThr－Glu－Tyrモチーフがリン酸化される。 ERK1/2（古典的MAPK） MAPKファミリーの中でも最初に同定されたので、古典的MAPKとも称される。 ERK1：分子量　44kDa ERK2：分子量　42kDa ERK1とERK2のタンパク質のアミノ酸配列は互いに85%の相同性がある。 上流のMAPKKKはRafやMos、MAPKKはMEK1/2で、ERK1/2はEGF刺激などの結果MEK1/2にリン酸化されて活性化すると、Elk1やc-Mycなどの転写因子、またはRSKなどのリン酸化酵素をリン酸化することで細胞増殖シグナルを活性化する。 活性化されたERKは細胞質から核内へ移行しDNAのserum response element：SREにserum response factor：SRFとともに結合しているErk-1をリン酸化し、SREの下流にある遺伝子fosの転写を促進する。 ERK1/2が神経系に及ぼす多くの影響が報告されている。神経伝達物質によってERKが活性化されることが知られていて、興奮性神経伝達を担うグルタミン酸受容体においては、NMDA型と代謝型の受容体が共にERK1/2の活性化に寄与していると言われている。グルタミン酸受容体の活性化に伴うカルシウムの細胞質への流入やPKAの活性化によって活性化されたERK1/2はCREBのリン酸化などを通して様々な遺伝子の発現制御を行っている。 シナプス可塑性とERK1/2の関連性も報告されている。マウス海馬ではNMDA型グルタミン酸受容体が活性化されるとと呼ばれるシナプス可塑性現象が起きるが、このときにシナプス後神経細胞ではERK1/2が活性化されており、逆にERK1/2の活性を阻害することでNMDA型受容体依存的な長期増強が抑制される。 ラットにおいても海馬のシナプスを高頻度電気刺激することで長期増強が誘導されるが、この時にもERK2が活性化され、その阻害によって長期増強が阻害される。一方、小脳プルキンエ細胞においては、平行線維の活動とプルキンエ細胞の脱分極が同時に起きることによって平行線維ープルキンエ細胞シナプスのおいて長期抑圧（Long-term depression: LTD）という、長期増強とは逆方向のシナプス可塑性が起きる。この際にもプルキンエ細胞においてERK1/2が活性化され、逆にERK1/2を阻害すると長期抑圧は起きない。その他、ERKの活性がAMPAグルタミン酸受容体の輸送や樹状突起の構造変化において重要な役割を果たすという報告もなされている。 BMK1/ERK5 古典的MAPKであるERK1/2と近縁のMAPキナーゼ ERK5はC末端側に転写活性化領域を併せ持つ特異な構造を有しているため、他のファミリー分子に比べて分子量が大きくなっていることから、Big MAPK （BMK）とも呼ばれている。 上流のMAPKKKはMEKK2とMEKK3、MAPKKはMEK5であり、酸化ストレスや血清刺激、EGF刺激によって活性化されるとSap1a, c-Myc, RSKなどの基質をリン酸化し、ERK1/2同様に細胞増殖シグナルを活性化する EGF受容体などのチロシンキナーゼ受容体にリガンドが結合することでシグナルが流れた結果、ERKの活性化ループに存在するTEYモチーフがリン酸化されて活性化する。 インスリン、アンギオテンシンII、エンドセリン、細胞増殖因子などの増殖刺激により最も典型的に活性化される。 炎症時に放出されるNGFとTrkAのホモ2両体が形成されると、Rasを介して、MAPKを活性化する。 ERK5は発生初期の脳において発現が強く見られ、脳の皮質幹細胞が神経細胞に分化する過程にその活性が重要であることが示されている。また、ERK1とERK2は脳においてcAMPや神経栄養因子、皮質ニューロンの活性化によって活性化されるが、ERK5は神経栄養因子によってのみ活性化される。神経栄養因子とERK5の関係については、神経栄養因子飢餓状態の脳の皮質ニューロンにBDNFを添加することでBDNFによる神経保護が引き起こされるのだが、この過程においてERK5の活性化によってMEF2を介した遺伝子発現が誘導されることが重要であると示唆されている。その他、自殺者の視床下部においてERK5とその上流のMAPKKであるMEK5の活性が低下傾向にあること、ERK5のmRNAとタンパク質の量が減少していることなどが示唆されている。ERK7、ERK8に関しては、脳において機能的な役割を果たしているという報告はなされていない。 侵害刺激によっても、刺激強度に依存して、DRGの小型ニューロンでERKのリン酸化が誘導される。 ERKのリン酸化は、終末や2次ニューロンでもみられ、痛みの過敏化に関わっている可能性がある。 ラットの足蹠にカプサイシンを投与する 投与直後、DRGの小型ニューロンにERKのリン酸化。リン酸化のピークは2分 一次求心性神経終末でもERKのリン酸化 脊髄後角でのERKのリン酸化のピークは2分 急性炎症 DRGのTRPV1受容体発現ニューロンにERKの活性化 ホルマリン刺激直後に、脊髄後角NMDA受容体が発現している脊髄後角侵害受容ニューロンに、ERKの活性化し、ERKリン酸化阻害薬により、ホルマリン反応の2相が抑制される。 BDNF発現に、ERKのリン酸化が必要。 ○JNK/SAPK JNK：c-JuN N-terminal kinase(c--Jun N-末端タンパクキナーゼ)：Junキナーゼ ほ乳類の代表的なMAPキナーゼ MAPKキナーゼによって、JNKのThr-Pro-Tyrモチーフがリン酸化される。 c-Junリン酸化によって、転写因子活性化を起こすセリン/スレオニンキナーゼ JNKとp38は当初、細胞死応答に関連したストレス活性化タンパクキナーゼ（SAPK）として同定された。 SAPK：ストレス活性化タンパクキナーゼ（stress-activated protein kinase） ---高浸透圧、熱ショック、紫外線照射どの物理化学的ストレス、虚血、炎症性サイトカインなどの生理的ストレスによって活性化される。 JNK/SAPKカスケードは浸透圧ショックを与える試薬（ソルビトールなど）、タンパク質合成阻害剤（アニソマイシンなど）、成長因子によっても活性化される。 JNKの主要なアイソフォーム：p46/JNK1、 p54/JNK2、 p49/JNK3 ○p38MAPキナーゼ：p38 MAPK 　p38分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ　p38 mitogen-activated protein kinase　 MAPKキナーゼによって、p38のThr-Gly-Tyrモチーフがリン酸化される。 p38　→p38MAPキナーゼ p38は、サイトカイン抑制性抗炎症性薬物（Cytokine-suppressive anti-inflammatory drugs：CSAIDsのターゲットとして同定された。 p38は、CSBP（CSAID binding protein）とも呼ばれていた。 分子量約 38kDaのタンパク質 p38はα, β, δ, γの4種類のアイソフォームを持つMAPKのサブファミリーで、様々な環境ストレスや炎症性サイトカインによって活性化される。 p38を活性化するほとんどのストレスはJNKも活性化する。 海馬CA1ではシャッファー側枝を低頻度刺激すると長期抑圧が起きるが、この際にシナプス後部細胞においてp38が活性化され、逆にp38を阻害すると長期抑圧が起きないことが明らかになっている。 小脳プルキンエ細胞における長期抑圧にはp38は関与しない。神経細胞においてp38が酸化ストレスや炎症性サイトカイン刺激によって活性化すると、細胞骨格タンパク質のリン酸化、サイトカインの産生やNOSの発現を介するNOの産生によって神経変性を促進することが知られている。 p38MAPキナーゼは、免疫系の細胞がリポ多糖(LPS)に刺激された際にチロシンリン酸化されるタンパク質として単離されたセリン/スレオニンキナーゼ 酵母のp38 ホモログである HOG (High Osmolarity Glycerol response) から、 ATF (Activating Transcription Factor) をリン酸化することが確認された。 JNKと同じMAPキナーゼファミリーの主要なメンバーであり、SAPKでもある。 炎症やアポトーシスの進行に重要な機能を果たす。 p38カスケードも、熱ショック、タンパク合成阻害剤(アニソマイシン)、紫外線、浸透圧変化などの物理化学的ストレス、TNF-αなどの炎症性サイトカイン、虚血などの生理的ストレスによって活性化される。 MKK3：p38MAPKのMAP kinase kinase 炎症時のTRPV1受容体の活性化に関与する。 　炎症刺激→末梢組織のNGFの増加→侵害受容線維の末梢自由終末のTrkAの活性化→p38MAPキナーゼのリン酸化→TRPV1受容体の発現が増加 慢性炎症：脊髄後角のミクログリア内で、p38のリン酸化

  ・Rhoキナーゼ （Rho-kinase）　←→Rho/Rho-kinase阻害薬 細胞骨格を制御する重要なセリン/スレオニンキナーゼ、低分子量GTPase 1990年代半ばのほぼ同時期に、日本の研究グループとシンガポールの研究グループから、低分子量GTP結合タンパクRhoの標的タンパクとして同定された細胞内セリンスレオニンリン酸化酵素である。(酵素活性は自己阻害されているが、Rhoが結合することにより活性化される。) 細胞の形態変化や収縮・伸長を調節する鍵酵素であり、血管系や神経系疾患の治療における有望な薬物標的タンパク質である。 Rho/Rho キナーゼ経路が、動脈硬化血管の収縮性の亢進、血管攣縮の発現や動脈硬化の成因そのものに深く関与していることが明らかになってきている。 参考→　Rhoキナーゼが MARCKSのSer159を特異的にリン酸化して神経障害性疼痛に関与することが報告された(Neuroscience (2005) 131, 491-498)。MARCKSは脳におけるPKCの主な基質でリン酸化により細胞骨格タンパクの再構築によりトラッフィキングや神経伝達物質の遊離に関与することが知られている。 Rhoキナーゼ阻害薬---ファスジル、Y-27632

  ・IκBキナーゼ（Inhibitory kappa B kinase）：IKK　参考1 IκBキナーゼは、NF-κB（転写因子）の主要な制御因子である。 IκB（NF-κB阻害タンパク）がリン酸化を引き金として分解されることによって、NF-κBが活性化される。 NF-κBに結合するIκBは、IκBキナーゼによるリン酸化により分解され、遊離したNF-κBが核に入って増殖や細胞死抑制に関与する遺伝子群や、炎症性サイトカイン遺伝子群の転写を誘導する。 近年、2つのグループによってIκBキナーゼ (IKK)が同定された。 IκBキナーゼはIκBを直接結合しリン酸化する。 IκBキナーゼは、最近同定されたキナーゼである、NF-kB inducing kinase (NIK)によってリン酸化され活性化されることが示されている。したがって、 NIK→IKKのキナーゼカスケードがNF-κBの活性化に働いていると考えらている。 NF-κBは自然免疫応答や炎症反応のいたるところで重要な働きをしているが、一方でNF-κBは様々な組織由来のがんの成長を助長するのにも関わっている。

  ・グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β Glycogen synthase kinase 3β：GSK-3β　参考1 GSK-3はほとんどの真核細胞や動物組織で発現している多機能性のプロテインキナーゼである。 GSK-3はプロリン指向性セリン/スレオニンキナーゼのひとつであり、最初にグリコーゲン合成酵素をリン酸化して不活化する酵素として見出された。 GSK3βは基質タンパク質の Ser/Thr-Pro またはSer/Thr-X-X-X-pSer/Thr 配列を認識して、その Ser または Thr 残基をリン酸化し、基質タンパク質の性質を変化させることによって機能している。 Gsk-3βは多くの活性化セグメント ・タンパクキナーゼと同様に、アミノ末端βシートドメインとカルボシキル末端αへリックスドメインを持つ。Gsk-3βはダイマーとして結晶化されることより、ダイマー構造をとっていると考えられる。 GSK-3のリン酸化の速度と効率は多数の因子によって調節されている。GSK-3の特定の残基のリン酸化によって、基質へ結合する能力が向上したり低下したりする。GSK-3βの216番目のチロシン残基 (Tyr216) またはGSK-3αのTyr279のリン酸化はGSK-3の酵素活性を向上させ、GSK-3βのSer9またはGSK-3αのSer21のリン酸化は活性部位の利用可能性を大きく低下させる。 GSK3βの活性はリン酸化によって制御されている。活性化ループに存在する Tyr216 のリン酸化は自己リン酸化で活性化に必須である。この部位は合成時にリン酸化され、恒常的に活性型と考えられている。GSK3βは成長因子などにより、 Ser8 がリン酸化されて不活性化される。 GSK-3βはWnt、Shhなどのシグナル伝達の制御に関与していて、胚発生における体軸形成や神経系の分化に重要な役割を果たしている。 GSK-3βは細胞死、あるいは細胞増殖に関わるPI3K (ホスファチジルイノシトール-3 キナーゼ) -Akt-GSK3β-Wnt/β-カテニン系における役割、Reverb-α→Clock／BmaL1を介したサーカディアンリズム制御系、タウのリン酸化、などにおける役割を果たす。 GSK-3βは神経新生、シナプス可塑性、アポトーシスなどに関与する脳由来神経栄養因子：BDNFおよWntシグナル伝達経路における主要なコンポーネントとしての細胞内の多様な機能制御に関与している。 GSK-3βは転写因として働くβカテニンなどの作用を調節することにより、神経新生およびシナプス可塑性などに関連する遺伝子群の発現に対して抑制的に作用する。 リチウム、バルプロ酸、および双極性障害に有効な抗精神病薬、mECTは共通してGSK-3βを阻害することが報告されている。 リチウムはWntシグナル経路およびイノシトール３リン酸経路の要として抑制性に働くGSK-3βを阻害する。 GSK-3β阻害ペプチドであるL803-mtsを投与したマウスでは、強制水泳試験における無動時間の短縮が認められる。 GSK-3βのトランスジェニック（欠損）マウスでは活動亢進による躁状態が認められる。 これらのことからGSK-3βの活性化が双極性障害の病態生理に関与している可能性が考えられている。 グルココルチコイドはGSK-3βのTyr216のりン酸化を増加させることでβ-カテニン/TCF pathwayを抑制してADPの増殖を抑制する。 L803-mts グリコーゲン合成酵素キナーゼ-3（GSK-3）の選択的ペプチド阻害剤 in vivoで投与すると、マウスに抗うつ作用をもたらす。 PKC、PKB、またはcdc2プロテインキナーゼの阻害はない。インスリン模倣活性を示す。 HEK293細胞でグリコーゲンシンターゼ活性を2.5倍活性化する。

  ・カゼインキナーゼI　casein kinase I：CKI セリン/スレオニンキナーゼのひとつ 生存と増殖に必須であり、多くの細胞内基質を有することが知られている。 がん抑制遺伝子産物APCと相互作用するキナーゼとして見出された。 カゼインキナーゼIα　Casein kinase I isoform alpha：CK1 α（CSNK1A1） CK1αはWntシグナリング においてDishevelled、βカテニンのリン酸化、HedgehogシグナリングにおいてSmo受容体のリン酸化を通してそれぞれのシグナルの制御を行う。 CK1-αをコードする遺伝子CSNK1A1は MDS-del(5q)で中間欠失部に局在し、反復性変異が認められる。 体内時計、翻訳開始因子eIF6の核外移行にも関与している事が示唆されている。 CK1αはタウのリン酸化を行い、CK1の活性はアルツハイマー病患者の脳で亢進している。 Casein kinase I isoform gamma：CK1γ（CSNK1G） CK1の中ではCK1γのみがパルミトイル化によって膜へ局在する。 CK1γ1（CSNK1G1） 形態形成・発生に関与する。 Wntシグナリングにおいて、LRP6受容体をリン酸化し活性を促進する。 神経系においてはグルタミン酸を介したシナプス伝達の制御に関与している。 CK1γ2（CSNK1G2） Wntシグナリングに関与する。 脳の発生とシナプス伝達、SMAD3転写因子のリン酸化・分解の促進によるTGFβシグナリングの抑制、COL4A3BP/CERTのリン酸化による小胞体からゴルジへのセラミド・スフィンゴミエリン輸送の抑制に関与する。 CK1γ3（CSNK1G3） CSNK1G3のRNAiノックダウンがAktキナーゼ阻害剤の細胞殺傷効果 を増幅させるとの報告がある。

  ・mammalian target of rapamycin：mTOR　参考2 ラパマイシンの標的分子として同定された。 290kDaの巨大なセリン・スレオニンキナーゼ 細胞外シグナル、栄養、エネルギー状態、ストレスなどに応答して、様々な細胞内プロセスを制御している。 ribosomal S6 kinaseやPHAS-1(eIF-4E binding protein)を活性化することでリンパ球活性化を引き起こすが、silorimusはこの経路を抑制する。 樹状突起におけるKv1.1チャンネルのmRNA翻訳は、活性とmTORに依存して抑制される。* mTOR陽性線維はNF200陽性の有髄線維 足底へのラパマイシン投与はカプサイシン投与によるsecondery hyperalgesiaを抑制して機械刺激に対する過敏性を減弱させる。

  ・Ribosomal protein S6 kinase beta-1 (S6K1)：P70-S6 Kinase ：p70S6K、p70-S6K セリン・スレオニンキナーゼ P70-S6 Kinase 1はヒトRPS6KB1遺伝子でコードされる。 PIP3の下流や PI3K経路のphosphoinositide-dependent kinase-1で働く。 リボゾームタンパク質S6とeIF4Bなどの標的タンパク質のp70 S6キナーゼによるリン酸化は、特異的なmRNAの翻訳を調節するが、一方、p70 S6キナーゼを介したIRS-1及びRictorに対する負のフィードバックは、mTORC2 (mTOR複合体2: mTOR、GβL、Rictor、PRR5、Deptor) のAktへのシグナル伝達を抑制する。

  →PTEN-induced putative kinase 1 : PINK1

  
  

  LIMキナーゼ：LIMK コフィリンを不活性化する3番目のセリン残基のリン酸化を行う特異的なタンパク質リン酸化酵素としてLIMキナーゼファミリー（LIMK1、LIMK2、TESK1、TESK2）が同定されている。 LIMキナーゼファミリーは、N末端にLIMドメインを持つLIMK1、LIMK2とLIMドメインは持たないがキナーゼドメインの相同性が高く保存されたTESK1、TESK2が存在する。LIMK1は発達過程の中枢神経系に高発現している。 LIMキナーゼは、Rhoファミリー低分子量Gタンパク質、Ca2+シグナル、p38MAPキナーゼなど様々な上流シグナルによって活性が制御されている。SlingshotもCa2+グナル、Rhoファミリー低分子量Gタンパク質、PI3キナーゼ、F-アクチンとの結合によって活性化される。また、Phospholipase D1（PLD1）に対してリン酸化コフィリンが結合しPLD1を活性化することでRacの活性化を促進することも報告されている。 母子分離ーうつ群でLIMK1の発現が減少　参考1 海馬の樹状突起スパインの形成に密接に関与している。 LIMK─1の発現調節にはBDNF受容体のTrkBを介した細胞内情報系の活性化によるマイクロRNA（miR）-134の発現減少が関与していて、BDNF情報系のシグナルが減弱しているとmiR-134の発現が亢進してLIMK─1遺伝子の転写後の過程を3’側から抑制する機序が報告されている。

  アダプター関連キナーゼ1　Adaptor-associated kinase 1：AAK1 　←→アダプタータンパク質/アダプター関連キナーゼ1阻害剤 AP2-associated kinase 1としても知られ、104kDa のセリン・スレオニンキナーゼである。 AAK1は細胞内の膜および細胞質に発現する。 AAK1遺伝子はセリン/トレオニンプロテインキナーゼのSNF 1サブファミリーのメンバーをコードしている。アダプタータンパク質複合体2：AP-2複合体は、受容体介在性エンドサイトーシスの際に、クラスリンの組み立てを誘発し、膜結合型受容体と相互作用し、コード化補助因子を動員するように機能する。エンコードされたタンパク質は、AP-2複合体のサブユニットと相互作用してリン酸化し、膜結合型受容体に見られる選別シグナルへのAP-2の結合とそれに続く受容体エンドサイトーシスを促進する。そのキナーゼ活性はクラスリンによって刺激される。このキナーゼは、クラスリンを介した狂犬病ウイルスのエンドサイトーシスの調節に重要な役割を果たし、感染を促進することが示されている。 哺乳類におけるNotch経路シグナル伝達の正の調節にも関与している。あるいはスプライシングされた転写産物変異体が報告されているが、その生物学的妥当性は決定されていない。 2つの生理学的基質を持つことが知られている重要なエンドサイトーシスキナーゼ AAK1は、Numbタンパク質の102位のスレオニン残基に結合してリン酸化する。 AAK1媒介リン酸化は、Numbのエンドサイトーシス活性にとって重要である。 AAK1はアダプタータンパク質2（AP2）複合体の相互作用パートナーでもあり、AAK1はAP-2を細胞膜にリクルートする。 AAK1によるAP2のμサブユニット（AP2M1）のスレオニン残基のリン酸化により、特定の膜受容体の特定のチロシンまたはジロイシンベースの選別シグナルに対する結合親和性が増加する。カーゴの動員、小胞の集合、効率的な内部移行を強化する。 AAK1は、Notchシグナルなどのさまざまなシグナル伝達経路の調節にも関与している。 AAK1はリガンド活性化Notchと直接相互作用するが、不活性な完全長受容体とは相互作用しないことが示されている。 AAK1は、膜結合活性型のNotchに結合すると、メタロプロテアーゼによって切断される。AAK1は膜結合活性型のNotchと直接作用することと、Notchのモノユビキチン化対物の両方を安定させることによって、γ-セクレターゼ切断の上流で作用する。 試験結果から、Notchの配位子誘発活性化後に、膜結合型は別々の運命に導く種々のエンドサイトーシス経路に分かれていくことが示唆された。

○チロシンキナーゼ protein tyrosine kinase：PTK　←→阻害剤
　＝非受容体型チロシンキナーゼ　←→受容体型チロシンキナーゼ/膜貫通タンパク質チロシンホスファターゼ

• タンパク質のリン酸化されうるアミノ酸（セリン、スレオニン、チロシン）の中のチロシンをリン酸化する酵素
• チロシン特異的キナーゼはセリン／スレオニンキナーゼと同様にシグナル伝達で機能する。
• 主として受容体として、あるいは受容体の下流で機能する。
• 細胞増殖因子受容体である血小板由来増殖因子（PDGF）受容体
• 非受容体型チロシンキナーゼは、サイトカイン等の受容体下流で機能する。
  　サイトカイン受容体分子は、チロシンキナーゼ活性を持たないが、非受容体型チロシンキナーゼであるJAK型チロシンキナーゼと会合することで、チロシンリン酸化を行う。チロシンリン酸化により起動されたシグナルはいずれもRasを活性化するが、Rasの下流には、さらにP13キナーゼやRalGDSが位置し、イノシトールリン脂質代謝や、Ralを介することで、細胞骨格の刺激やアポトーシスの抑制などを行う。
  
  

  ○Janus kinase：JAK、JAK型チロシンキナーゼ　←→JAK阻害薬/JAK3欠損症 Janusキナーゼは当初、チロシンキナーゼ触媒ドメインと相動性のある２つのタンデムドメインを持った新しい細胞内チロシンキナーゼのサブファミリーとして同定された（120〜14kD）。 活性化された受容体と複合体を作るとまず受容体をリン酸化し、次に受容体に結合した下流分子もリン酸化することから、二面神ヤヌスにちなみ"Janus kinase" と呼ばれた。（ヤヌス：ローマ神話の前後二つの顔をもつ門番） JAKはSTAT をリン酸化し、リン酸化したSTATは二量体を形成して核内へ移行、転写を活性化する。このシグナル伝達系をJak-STAT系という。 シグナル伝達における役割について初期の知見は、インターフェロンのシグナリングに関する遺伝子研究と、それに次ぐエリスロポエチン・成長ホルモンシグナルの生化学的な解析によってもたらされた。 最もC末端側にあるドメイン末端側にあるドメイン（JNKホモロジードメイン1, JH1）には、チロシンキナーゼの触媒活性があるが、N末端のドメインは活性がなく、偽触媒キナーゼドメイン（JH2）と呼ばれている。 JAKファミリーキナーゼは、それぞれがシグナル伝達において独自の役割を持つ４つの分子（JAK1, JAK2, JAK3, Tyk2）で構成されている。 単一鎖のレセプターの多くは、その機能にJAK2かJAK1のどちらかを必要とするが、多数鎖からなるレセプターは多くの場合２つ以上のJAKを要求する。例えば、インターフェロンγのシグナル伝達にはJAK1とJAK2、IL-2レセプターサブファミリーでは、JAK1とJAK3が必要とされている。 ２種類のJAKへの依存性に関しては、その生化学的根拠が詳細に説明されていないレセプター系もある。レセプターの結合かループはそのレセプターの凝集状体、あるいは細胞内ドメインのコンホメーションを変化させ、続いてJAKのキナーゼドメインの活性化ループにある調節部位のチロシントランスリン酸化と活性が起こる。この活性化に伴って、JAKキナーゼはキナーゼ自身の部位をはじめレセプター鎖やレセプター複合体に動員された基質に存在する複数の部位をリン酸化する。 サイトカインシグナルにおけるJAKキナーゼの共通基質の一つとして点シグナルのトランスデューサー、あるいはアクチベータであるSTATがあるが、そのほかにもJAKは多くのシグナリングのタンパク質をリン酸化することが知られている。 第19染色体のJAK3欠損により、重症複合免疫不全症を発症する。　←→JAK3欠損症 Jak/Stat シグナル経路: Jak/Stat Signaling 細胞増殖、分化および生存などの過程を制御するタンパク質であり、その名の通りシグナル伝達と転写活性化の双方において働く分子である。 STATは非活性化状態においては細胞質に存在するがJAKが活性化されることによってリン酸化を受け、核内へ移行して目的遺伝子を活性化する転写因子として機能する。 JAK及びSTATは、多くのサイトカイン受容体機構における重要な構成要素で、増殖、生存、分化及び病原体抵抗性を制御している。 これらの経路の一例として、インターロイキン-6 (もしくはGP130) ファミリー受容体を示すが、これはB細胞の分化、形質細胞形成、及び急性期応答を共通して調節する。 サイトカインの結合は受容体の二量体化を誘導し、これが会合しているJakを活性化するが、Jakは自己リン酸化と受容体のリン酸化を行う。 受容体及びJakのリン酸化部位は、Stat3のようなSH2を持つStatや、MAPキナーゼ、PI3K/Akt、及び他の細胞経路に受容体をリンクさせるようなSH2を持つタンパク質やアダプターに対して、ドッキング部位の役目をする。

●チミジンキナーゼ thymidine kinase : TK　←→アシクロビル/TK遺伝子

• チミジンキナーゼは、DNA合成において回収経路に作用するチミジンが、DNA代謝に組み入れられる時点で、thymidine monophoshateに変換させる働きを担当している酵素
• チミジンキナーゼは、チミジン（チミンのデオキシヌクレオシド）をリン酸化して、DNAの構成成分であるチミジル酸（T）を合成する酵素
• 細胞の分裂増殖の指標のひとつと考えられている。
• 意義として、DNA代謝異常を伴う悪性腫瘍では、血中のTK活性が高まることや、ウイルス感染症においてはウイルスの盛んなDNA合成を反映するものと考えられ、臓器移植時のウイルスの再活性化に対する抗ウイルス剤投与のモニタリングや、血液悪性増殖性疾患での治療効果および、予後の判定の指標にも有用な検査である。

●クレアチンキナーゼ Creatine kinase： CK　←→DOMS

• 骨格筋や心筋、平滑筋などの筋肉や脳に多量に存在する酵素　クレアチンホスホキナーゼ（CPK）とも呼ばれている。
• 筋肉型（CK-MM）､脳型（CK-BB）､心筋型（CK-MB）の三つのアイソザイムがある｡
• 筋肉の収縮の際のエネルギー代謝に関与している。
• 働きは、クレアチンとATPからクレアチンリン酸とADPが生成する反応を媒介する。
• 正常値；57〜197（男性）、32〜180（女性）
• CKの高値は､筋肉細胞の損傷を意味する｡
• マラソンなどの非常に強い運動でも筋肉がこわれ、CKが上昇する。
• 心筋梗塞の診断にも用いられる：CK-MB値の上昇

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　細胞周期関連　←→細胞周期/関連物質

• 細胞周期はサイクリンとサイクリン依存性キナーゼとの相互作用により調節されている。
  

  サイクリン　cyclin 真核生物の細胞において細胞周期を移行させるためのエンジンとして働くタンパク質の一つ 1983年にRichard Timothy Hunt（イギリスの生化学者、2001年にノーベル生理学・医学賞を受賞）が、ウニの初期発生におけるタンパク質合成を解析する過程で、間期（G1、S、G2）において急に発現の落ちるタンパク質質として発見した。細胞周期の進展と同期して増減するタンパク質を見いだし、これをcyclinと命名した。 サイクリンはサイクリンはサイクリン依存性キナーゼ：CDKの活性発現に必要であり、調節サブユニットと呼ばれる。 細胞はG1期→S期→G2期→M期からなる細胞周期を回転させることにより増殖をする。CDKと結合して複合体を形成し、酵素を活性化する。この複合体が各細胞周期で働くタンパク質をリン酸化することで細胞周期の制御を行う。 細胞内には複数の種類のサイクリン及びCDKが存在し、細胞周期の回転にはサイクリンA、B、D、Eが関与している。その他のサイクリンは転写制御などの役割を果たしていると考えられている。 各細胞周期の回転において細胞はサイクリン及びCDKの組み合わせを変えて使い分けている。 サイクリンB　cyclin B：CB サイクリンファミリーのメンバーのタンパク質で、有糸分裂に関与するサイクリンである。 サイクリンBの量とサイクリンB/CDK複合体の活性は細胞周期が有糸分裂に入るまで上昇し、その後サイクリンBの分解によって急激に低下する。 サイクリンB/CDK複合体は分裂期促進因子：MPFまたは有糸分裂/M期促進因などと呼ばれる。 分裂期促進因子、成熟促進因子　maturation/M-phase promoting factor：MPF カエルの卵子を用いた実験で卵子の成熟を引き起こす因子（maturation promoting factor：卵成熟促進因子）として発見された。 その後この因子は細胞周期に普遍的なものであることがわかり、MPFという略称はそのままだが、有糸分裂/M期（分裂中期）促進因子（M-phase promoting factor）と呼ばれ、MPFと略される。 MPFの分子実体は「サイクリンB-CDK1＋グレイトウォールキナーゼ：Gwl」である。 サイクリンB1　cyclin B1：CB1 ヒトではCCNB1遺伝子にコードされるタンパク質 サイクリンB1は有糸分裂に関与する調節タンパク質である。サイクリンB1はp34（CDK1）と複合体を形成し、成熟促進因子：MPFを形成する。 CCNB1遺伝子の転写産物には恒常的に発現しているものと、細胞周期によって調節されるものの2種類が見つかっており、後者は主にG2/M期に発現する。これらではそれぞれ異なる転写開始部位が用いられている。 サイクリンB1は、有糸分裂への従事を決定する際の「全か無か」のスイッチ的挙動に寄与する。その活性化はよく調節されていて、いったん活性化されたサイクリンB1-Cdk1複合体が不活性化されることがないよう、ポジティブフィードバックループによる保証が行われている。 サイクリンB1-Cdk1は、染色体凝縮や核膜の解体、紡錘体極の組み立てなど、有糸分裂の初期のイベントに関与している。 サイクリンD　cyclin D：CD サイクリンD1　cyclin D1：CD1 Cyclin D1は11番染色体にあり、295アミノ酸からなる分子量36kDaのタンパク質 Wntシグナルのcanonical経路において、WntがFzと共役受容体のLRP5/6に結合するとDvlを介してGSK-3βにシグナルが伝達され、β-カテニンのリン酸化と分解が抑制される。細胞質に蓄積したβ-カテニンは核内に移行した後、転写因子TCF転写因子/LEFと複合体を形成してサイクリンD1やc-Mycなどの遺伝子発現を促進することによって、細胞の増殖や分化を制御する。 サイクリンD3　cyclin D3：CD3 サイクリンD3はCDK4またはCDK6の調節サブユニットとして機能する。 サイクリンD3は、細胞周期のG1/S移行において、CDK4またはCDK6と複合体を形成することで、それらの活性化に必要とされる。 サイクリンD3は網膜芽細胞腫の原因遺伝子であるRb（retinoblastoma 1）と相互作用し、Rbのリン酸化に関与していることが示されている。 サイクリンD3-CDK4の活性は、紫外線照射実験によって、G2期から有糸分裂への細胞周期進行にも必要である可能性が示唆されている。 網膜では通常ミュラーグリアに限局 cyclin F　参考1 サイクリンFは必須遺伝子によってコードされ、サイクリンボックスドメインも含むが、ほとんどのサイクリンとは異なり、サイクリン依存性キナーゼ：CDKには結合も活性化もしない。 サイクリンFも細胞周期の際に量の増減がみられ、G2期に最も量が多くなる。 サイクリンFは、Ｆボックスタンパク質ファミリーの最初の1つであり、必須タンパク質でもあるのに、オーファンタンパク質のままで、機能が知られていない。 CP110とサイクリンFは、他のFボックスタンパク質–基質とは異なった結合様式により、細胞周期のG2期に中心小体上で物理的に結合し、CP110はSCFユビキチンリガーゼ複合体によってユビキチン化されて分解される。siRNAを用いてG2期にサイクリンFを欠乏させると、遅滞染色体を伴う多極紡錘体や非対称な二極紡錘体など、中心体と有糸分裂の異常が起こる。このような異常表現型は、CP110を同時に欠乏させると回復し、サイクリンFと結合できないCP110安定変異体を発現させると再び生じる。さらに、培養細胞でCP110安定変異体を発現させても、染色体不安定性の特徴である小核の形成が起こる。

  
  

  Centriolar coiled-coil protein of 110 kDa：CP110、CCP110 中心体を構成する中心子は細胞分裂期の紡錘体の形成に寄与するだけでなく，おもにG0期において一次繊毛の根元（基底小体）として機能することが知られている。CP110はその相互作用タンパク質であるCep97とともに中心子に局在し，G0期以外における繊毛の形成を抑制するタンパク質として報告された。 CCP110 遺伝子によってコードされるタンパク質 細胞周期に依存するCDKの基質であり、 中心体の重複を調節する。 繊毛組立プログラムを抑制する。

  
  

  サイクリン依存性キナーゼ cyclin-dependent kinase：CDK 細胞周期を司る核内キナーゼ群で、サイクリンと結合してタンパク質のチロシンをリン酸化して活性を発現させるリン酸化酵素 CDK1（=cdc2）、CDK2、CDK4、CDK6があり、細胞周期の異なった時点で活性化されている。 活性は、CDK自身のチロシン、スレオニン残基のリン酸化と脱リン酸化で制御されている． 触媒サブユニットとその活性化サブユニットであるサイクリンからなるタンパク質リン酸化酵素。サイクリン量の変動により、Cdk活性が制御されている。高等動物では、複数種の触媒サブユニット及びサイクリンが存在し、その組み合わせにより細胞周期が制御されている。酵母では１種類の触媒サブユニットと複数種のサイクリンの組み合わせにより、細胞周期の制御が行われている。 細胞増殖は、アクセルに当たるサイクリン依存性キナーゼと、ブレーキに当たるCDK抑制因子によって調節されている。 CDKはそのリン酸化酵素活性によって細胞周期の進行を一括して制御している重要な因子である。 細胞周期がG1期からスタートすると、G2期に向けてCDKの活性が徐々に高くなっていく。 CDKの活性が充分高くなると、分裂期（M期）に突入する。CDKの活性によって、分裂期に起きるべき様々な現象が適切なタイミングで起きていく。 染色体が微小管によって捕らえられる分裂中期に向かって、CDKの活性は最高値に達するが、そこから分裂後期に進行するためには、CDK活性を低下させる必要がある。 CDK活性を低下させる役割を担うのが後期促進複合体 サイクリン依存性キナーゼ1　CDK1：cyclin-dependent kinase1：CDK1 　＝cell division cycle protein 2：CDC2　＝p34Cdc2 セリン／スレオニンキナーゼとして機能する、細胞周期調節の主要因子 ヒトではCDK1はCDC2遺伝子にコードされている。 CDK1はサイクリンB1とヘテロ二量体を形成してさまざまな標的基質をリン酸化し、細胞周期を進行させる CDC25BはCDK1を直接脱リン酸化し、CDK1活性を刺激する。 G2期の通過 Cdc2のキナーゼ活性は、Thr14、Tyr15, Thr161 のリン酸化の状態によって調節される。Thr161 だけがリン酸化されている状態が活性型で、3つの残基が全てリン酸化または脱リン酸化された状態は不活性である。 サイクリン依存性タンパク質キナーゼ5　cyclin-dependent kinase5：Cdk5 サイクリン依存性キナーゼ：CDKファミリーの一員 サイクリンDとの結合と高いアミノ酸配列の相同性からCdk5の名前が付けられたが、その後神経細胞に発現しているp35（Cdk5R1）およびp39（Cdk5R2）とヘテロダイマーを形成して、活性型のキナーゼとなることが判明した。 Cdk5は1992年にキナーゼ活性を指標として精製され、cDNAクローニングされた。Ishiguro（石黒幸一＠Mitsubishi Kosei）らはウシ脳からタウをリン酸化すタウタンパク質キナーゼII（TPKII）として、またJames Wangのグループ（カナダのCalgary大学）はヒストンH1をリン酸化するcdc2様キナーゼ（neuronal cdc2-like kinase：nclk）として精製した。 Cdk5は基質タンパク質の性質をリン酸化により変化させるキナーゼであり、プロリン指向性セリン・スレオニンキナーゼであり、制御サブユニット・p35と結合することにより活性化される。 触媒サブユニットとして活性化サブユニットとヘテロダイマーを形成することにより、活性型のセリン・スレオニンキナーゼとなる。他のCdkが細胞増殖の制御に関連し、増殖細胞の細胞周期依存的に活性が変化するのに対し、Cdk5は最終分裂を終え、神経細胞が分化することで、高い活性を示す。これは活性化サブユニットp35(Cdk5R1)とp39(Cdk5R2)の神経細胞特異的な発現に依存している。 p35(Cdk5R1)：Cdk5の制御ユニット、cofactor Cdk5の活性化サブユニット Cdk5とヘテロダイマー形成後リン酸化され、プロテアソーム系で分解されることにより、量的に調整されている。 Peptide TFP5：Cdk5の阻害剤 TFP5はp35に由来する修飾24-aaペプチド（Lys254-Ala277） CDK5の活動亢進を効果的に抑制 Cdk5の発現はユビキタスであるが、神経細胞に高いことが知られている。遺伝子欠損マウスの解析などから、生理的機能としては神経細胞移動や突起伸長などの神経発達に重要な役割を有することが報告されている。さらに、成体脳でも神経伝達物質の放出、シナプス可塑性や記憶・学習などに関与していることが知られている。 神経新生・軸索誘導・神経変性疾患の形成・神経細胞骨格の形成などの調節に関わっている Cdk5-p35は細胞質に存在し、細胞膜や膜小器官に結合している。 Cdk5はエンドソーム輸送を介して、神経突起伸長を制御している。 Cdk5は前シナプスでの神経伝達物質の分泌・取り込みを抑制している。 Cdk5は後シナプスでは、アクチンフィラメントを介して、スパイン形成を制御している。 Cdk5は神経の過活動を抑えるキナーゼと考えられる。 CdK5はオリゴデンドロサイトの遊走・分化経路に介在する。 Cdk5はCdk5の活性制御の逸脱は異常活性化となり、細胞死・神経変性を引き起こす。 Cdk5活性が上昇することが、アルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病やハンチントン病などの神経変性疾患における神経細胞死と関連していることが示唆されている。 cdk5はmGluRの刺激により活性化される。cdk5はmGluRを介したグルタミン酸神経系の神経可塑的変化に重要な役割を果たしていると考えられている。 マウス大脳皮質由来初代培養神経/グリア共培養細胞にモルヒネを処置すると、μオピオイド受容体の発現が認められた細胞においてcdk5の活性化が引き起こされる。モルヒネによるcdk5のリン酸化は、mGluR5阻害薬であるMPEPの処置によって抑制される。＠成田先生* Cdk5は、痛みのシグナル伝達に関与する。　参考1/2（NIDCRのKenneth Manao Yamada*） invivoライブイメージング：GCaMPによるライブイメージングで、三叉神経節：TGにおけるカルシウムシグナル伝達を評価し、Cdk5が痛みのシグナル伝達に重要な役割をすることを明らかにした。 上昇したCdk5活性は、ポリモーダル受容器の割合を増加 炎症性疼痛がCdk5阻害剤Peptide TFP5をTGへの注入によって軽減 この結果は、より安全で非オピオイド系の疼痛治療法の開発に役立つと考えられる。

  
  

  グレイトウォールキナーゼ　Greatwall kinase：Gwl 分裂期の正常な進行に必要なタンパク質リン酸化酵素の一つ ショウジョウバエで最初に見出され、核内に存在する。 CDK1によって活性化され、CDK1によるリン酸化部位を脱リン酸化するホスファターゼを抑える機能をもつ。 分裂期促進因子：MPFの分子実体は「サイクリンB-CDK1＋Greatwall」である。 グレイトウォールキナーゼが存在しないと、サイクリンB-Cdk1が十分な活性を持つ場合でも、MPFは卵細胞の細胞質中で検出されなくなるが、グレイトウォールキナーゼをそこに戻してやるとMPFの活性が回復する。

  
  

  後期促進複合体、分裂時期特異的コビキチンリガーゼAPC　Anaphase Promoting Complex：APC/C ユビキチンリガーゼ複合体 CDK活性を低下させる役割を担うのがAPC/C 体細胞分裂（有糸分裂）はDNA複製期において複製された2組の染色体を2つの娘細胞に等分に分配するステージである。哺乳類の細胞では前期には染色体が凝縮し、前中期には核膜の崩壊が起こり中心体から伸びた紡錘体により姉妹染色体が捕捉され、中期にはすべての姉妹染色体が赤道面に配置される。後期には姉妹染色体がそれぞれ両極に分配され、終期では染色体の脱凝縮と核膜の再形成の後、細胞質分裂が完了し、2つの細胞が形成される。 APC/Cとその活性化タンパク質Cdc20は前中期および中期において制御タンパク質の分解を促進し、APC/Cとそのもうひとつの活性化タンパク質であるCdh1は後期からG1期にかけて活性化しさまざまな制御タンパク質の分解を促進する。前中期にはスピンドルチェックポイント機構が活性化してCdc20の活性を制限する。 APC/Cは、細胞周期タンパク質に26Sプロテアソームによる分解の目印を付けるE3ユビキチンリガーゼである。 サイクロソーム（cyclosome）とも呼ばれる。 APC/Cは活性化サブユニットで、11から13のサブユニットからなるタンパク質で、Cullinサブユニット（Apc2）とRINGサブユニット（Apc11）といった、SCF複合体と類似した触媒サブユニットが含まれている。 細胞周期制御タンパクの一つで、M期に姉妹染色分体の分離を開始するユビキチン結合酵素 調節タンパクをユビキチン化して分解すると考えられている。

  
  

  CDK抑制因子, サイクリン依存性キナーゼ阻害因子　Cyclin-dependent kinase inhibitor, CDK inhibitor：CKI Ｎ末端側にCDK阻害ドメインを持つCKI ： p21, p27, p57 これらはいずれもCDK／サイクリン複合体に結合することでキナーゼ活性を阻害する。 AktはCDK阻害因子のp21及びp27に対する直接作用や、サイクリン D1及びp53のレベルに対する間接的な作用によって細胞周期と細胞分裂を調節するとともに、mTORとp70 S6キナーゼ経路に対する効果を通じて細胞増殖を調節する。 CDKi-p21 代表的なCDK抑制因子 Cold Spring Harbor Laboratory研究所のBeachのグループが発見した。 サイクリンDおよびCdk2,4の抗体で正常線維芽細胞抽出液を免疫沈降したところ、分子量21Kのタンパク質とproliferating cell nuclear antigen：PCNAがサイクリンD/Cdk2あるいはCdk4複合体とともに沈降することを見いだした。 老化、低栄養、DNA損傷等の際に細胞増殖を G1期で停止させDNA合成阻害作用を示すタンパク質 p21はS期への移行期にDNAに損害があると、サイクリン依存性キナーゼを阻害して細胞周期が進むのを阻害する。そのため、DNA複製のためには減少しなければならないタンパク質である。 CDKi-p27 p27は細胞増殖制御にとりわけ重要な役割を果たし、細胞周期のみでなく個体発生における細胞分化や細胞癌化の抑制、さらにはアポトーシスをも制御している。 p27を欠失したノックアウトマウスは精巣、卵巣、胸腺、網膜、下垂体など p27の発現はみられる。 CDKi-p57：p57　=kip2　=Cdkn1c p57 は発現していない器官において構成細胞数の増加（過形成）が生じて個体が巨大化し、下垂体腫瘍を自然発生させる。 細胞周期の進行を遅らせるタンパク 成体脳の神経幹細胞で強く発現していて、幹細胞のquiescentに関与する。 成体神経幹細胞の分裂頻度を低く保つ責任因子

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●ホスファターゼ、脱リン酸化酵素 Phosphatase；EC 3.1.3　　←→キナーゼ（リン酸化酵素）

• ホスファターゼとは、リン酸モノエステル加水分解酵素（ホスホモノエステラーゼ）
• リン酸モノエステルまたはポリリン酸化合物を加水分解し、リン酸と、水酸基を持つ化合物とに変換する脱リン酸化酵素である。
• ホスホリラーゼあるいはキナーゼによって行われるリン酸化の逆の効果を果たす。広義に、リン酸ジエステル加水分解酵素（ホスホジエステラーゼ）を含めることもある。
• ホスファターゼは基質特異性の低いタイプと高いタイプに分けられる。前者にはアルカリホスファターゼや酸性ホスファターゼがあり、p-ニトロフェニルリン酸などの発色基質により活性を測定することができる。後者にはグルコース-1-ホスファターゼやタンパク質ホスファターゼなどがある。
  
  

  タンパク質ホスファターゼ Protein Phosphatase：PP リン酸化されたタンパク質のリン酸基を加水分解により脱離（脱リン酸化）させる酵素 タンパク質のリン酸化はタンパク質の翻訳後修飾のうち最も多く見られるもので、特に細胞内シグナル伝達に関与するタンパク質に多く、これらはリン酸化の有無によりスイッチとして働く。 プロテインホスファターゼは脱リン酸化を行い、プロテインキナーゼの逆の機能を果たす。 カルシニューリン calcineurin：Cn　参考1 Ca++依存性プロテインホスファターゼ(Ca++依存性脱リン酸化酵素) Ca++シグナル伝達系の酵素 ウシの脳から生成されたCa++/カルモデュリン(CaM)依存性のセリン/スレオニン脱リン酸化酵素 活性期をもつ分子量51kDaのカルシニューリンＡ：CnAと制御サブユニットである分子量19kDaのカルシニューリンＢ：CnBからなるヘテロ二重体タンパク 脳神経系に豊富に発現するカルシウム・カルモジュリン依存的セリン-スレオニン脱リン酸化酵素 カルシニューリンは、免疫制御剤であるシクロスポリンやタクロリムスの標的分子で、それらの薬剤により活性が阻害される。 この活性阻害機序は細胞内結合タンパクであるそれぞれに特異的なイムノフィリンと結合し、この免疫抑制剤－イムノフィリン複合体がCnBを介して結合し、カルシニューリンの触媒部分の立体障害を生じることに起因する。 長期抑制・長期増強などのシナプス可塑性、ひいては記憶学習や、神経突起伸長・細胞内カルシウム・遺伝子発現調節・アポトーシスの制御に関わるとされている。

  イノシトールモノファターゼ　Inositol-phosphate phosphatase：IMPase　←→IP3/イノシトールリン脂質 イノシトールリン酸ファターゼは、以下の化学反応を触媒する酵素である。 イノシトールリン酸 + 水${\displaystyle \rightleftharpoons }$イノシトール + リン酸 従って、この酵素の基質はイノシトールリン酸と水の2つ、生成物はイノシトールとリン酸の2つである。 IP3 　＋　H2O　 IMPase →→→　 イノシトール 　+ リン酸 この酵素は加水分解酵素に分類され、特にリン酸モノエステル結合に作用する。 ` この酵素は、ストレプトマイシンの生合成、イノシトールリン酸の代謝、イノシトールリン脂質によるシグナル伝達の3つの代謝経路に関与している。 リチウムはIMPaseを阻害して、ホスファチジルイノシトール経路を阻害する。

  チロシンタンパク質ホスファターゼ　protein tyrosine phosphatase：PTP これまでに107種類のチロシンホスファターゼの存在が示され、PTPはそのアミノ酸一次構造から細胞質型PTPと受容体型PTPに大別される。 膜貫通タンパク質チロシンホスファターゼ 　transmembrane protein tyrosine phosphatase：PTPσ　←→チロシンキナーゼ 受容体チロシンホスファターゼ PTPσとコンタクチン-1はコンドロイチン硫酸特異的な受容体の候補分子として注目を集めている。 中枢神経系の神経損傷時に、PTPRσがコータクチンという分子を脱リン酸化し、オートファジーの流れを止めてしまうために、dystrophic endballが形成されるために、神経が再生されない。 受容体型チロシンホスファターゼ：RPTP 細胞外領域のアミノ酸配列の類似性から8つのサブタイプに分類される。 さらに、RPTPは21種類存在し、その細胞外領域の構造の類似性から8種類のサブタイプ（R1/R6, R2A, R2B, R3, R4, R5, R7, R8）に分類される。 これらRPTPは細胞内領域に一つあるいは二つのPTPドメインを持ち、それらは細胞膜に近い側からD1ドメイン、D2ドメインと呼ばれている。 二つのドメインのうちPTP活性を有するのはD1ドメインであり、一部のRPTPを除きD2ドメインは触媒活性を持たない。 cell division cycle protein25B：CDC25B CDC25BはCDC25HU2とも呼ばれる、MPIホスファサーゼファミリー（M-phase inducer phosphatase 2）に属する脱リン酸化酵素 CDC25Bはチロシンタンパク質ホスファターゼであり、有糸分裂進行において用量依存性の誘導因子として機能する。 CDC25Bは、サイクリン依存性キナーゼ1：CDK1（別名 CDC2）を直接脱リン酸化し、CDK1キナーゼ活性を刺激する。 3つのアイソフォームは、異なるレベルの活性を有することが示唆されている。 CDC25Bは核局在化および核外輸送シグナルにより、核と細胞質の間を往復する。このタンパク質は、細胞周期のM期とG1期では核にあり、S期とG2期には細胞質に移動する。

  アルカリフォスファターゼ Alkaline Phosphatase：ALP　←→酸性ホスファターゼ アルカリ性条件下でリン酸エステル化合物を加水分解する酵素 最適pHは10.2である。 肝臓、腎臓、骨芽細胞、胎盤、小腸をはじめ、広く全身に分布するが、その大部分は細胞膜上に局在しており、その一部が血清中に放出されて、わずかに存在している。 幹細胞の種類に共通した分子マーカーとして広く用いられる。 未分化性の指標

  酸性加水分解酵素 Acid hydrolase 至適条件が酸性側にある加水分解酵素の総称 リソソームに含まれる酵素群　←→リソソーム酵素/可溶性サイトゾルタンパク質 酸性ホスファターゼなど 酸性フォスファターゼ acid phosphatase：ACP　←→アルカリフォスファターゼ 元来、消化の過程において他の分子から遊離リン酸基を結合させる働きを持つモノリン酸エステラーゼである。 酸性ホスファターゼの触媒反応はpH 7以下に最適を持つ。 酸性ホスファターゼはリソソームに貯蔵され、リソソームがエンドソームと融合して作用を表す。 酸性ホスファターゼは様々な 臓器や血漿中に見出され、それぞれ異なる形態をしている。各酸性ホスファターゼの酵素レベルは対応する臓器での疾病の診断に利用される。例えば、前立腺酸性ホスファターゼ(PAP)のレベル上昇は 前立腺がんの存在を示唆する。

  
  

  リソソーム酵素 lysosome enzyme　←→リソソーム 細胞内小器官リソソームに含まれる加水分解酵素群　多くのリソソーム酵素は、その基質の末端残基を段階的に切断する加水分解酵素である。 リソソームには、数多くのリソソーム酵素が存在し、複合糖質や脂質などの細胞内基質を分解する役割を担っている。 タンパク質や核酸の分解酵素のほかに、酸性ホスファターゼなど多種多様な酵素が含まれている。 リソソーム内は酸性となっているので、それら酵素の至適pHは低い。 リソソーム酵素の酵素活性の低下により、スフィンゴ脂質、コレステリルエステルおよびトリグリセリド、グリコーゲン、糖タンパク質やムコ多糖（グリコサミノグリカン）などの代謝異常が発生する。 リソソーム酵素やその活性化因子および安定化タンパク質の遺伝的異常により、当該酵素に対応する基質がリソソーム内に蓄積して起こるのが「リソソーム病」である。

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●ATPアーゼ　ATPase　（ion transport）

• ATPを加水分解してADPとリン酸を生じる酵素の総称
• 代表的なATPaseは、ATPを合成するATP合成酵素と、ATPの加水分解によって得られるエネルギーを利用して仕事をするATPaseで、後者には力学的なエネルギーを発生する筋肉のミオシンATPaseや、膜を介したイオンの輸送を行うNa⁺，K⁺-ATPase， H⁺、K⁺-ATPaseなどが含まれる。
• タンパク質のフォールディングを補助する分子シャペロンや、タンパク質の分解に関わるプロテアーゼのように、その機能にATPの加水分解を必要とするものがある。
• イオン輸送性ATPaseは、その構造、機能、生化学的性質により、F型、V型、P型に大別される。

  F型ATPase　F-type ATPase 　＝ATP 合成酵素　ATP synthase　＝ATP phosphohydrolase (H+-transporting) ミトコンドリア内膜・クロロプラストチラコイド膜・細菌細胞膜などに存在するイオン輸送性 Aptness H+輸送F-ATPaseは、これらの膜に存在し、電子伝達系により形成されるH+の電気化学的ポテンシャル差と共役し、ADPとPiからATPを合成する。

  V型ATPase　V-type 　＝vacuole ATPases　＝vesicular ATPases　＝vesicular proton pump 液胞（vacuole）型ATPaseとも呼ばれ、真核生物の細胞内酸性小胞（液胞、リソソーム、ゴルジ体など）の酸性化を担う本体として知られているイオン輸送性ATPase H+輸送性V-TPaseはATPの加水分解と共役してオルガネラ内部にH+を輸送する。 V型ATPaseは、細胞質側にあるV1部分（A3、B3、C、D、E3、F3、Gサブユニット）と、膜内に存在するV0部分（I、K6サブユニット）から構成されると考えられている。

  P型ATPase　P-type ATPase 動物細胞形質膜のNa+/ K+- ATPase 筋小胞体膜や形質膜のCa2+-ATPase、胃粘膜細胞膜のH+/ K+-ATPase などに代表される。 ATPの加水分解と共役した主として陽イオンの能動輸送を行うイオンポンプとして、様々な生命現象に密接に関わっている。ATP加水分解反応が活性中心の自己リン酸化（auto-phosphorylation）を伴うのでP型と呼ばれる ATP13A2（PARK9） 可能性陽イオン輸送ATPアーゼ13A2　cation-transporting ATPase 13A2 リソソーム膜に局在するP型ATPase 常染色体劣性早期発症型パーキンソン病に関連している。 ATP13A2はニューロンで高度に発現し、陽イオンポンプとして機能すると予測されるタンパク質をコードするが、基質の特異性は不明なままである。

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●トランスフェラーゼ transferase
　→カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ/グルタチオン S-トランスフェラーゼ/GSTπ/コリンアセチルトランスフェラーゼ/
　→末端デオキシヌクレチドトランスフェラーゼ/DNAメチルトランスフェラーゼ）

• 転移酵素ともいう．ある化合物の原子団を他の化合物へ転移する反応を触媒する酵素の総称
• アミノ基，アシル基，グリコシル基，メチル基などを転移する。
  

  カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ 　catecholamine-O-methyltransferase：COMT 　←→COMT阻害薬/痛みの感受性 COMTはドーパミンやノルアドレナリンのようなカテコ−ル系化合物を不活性化する酵素であり、ドーパミン系の代謝には極めて重要な役割をもっている。 カテコールアミン代謝酵素阻害薬には、COMT阻害薬のほか、MAO-B阻害薬がある。 ノルアドレナリンはグリアで、COMTによってノルメタネフリンに変換される。 アドレナリンは腸管内で sulfatase で不活化され、COMTによって速やかに代謝される。 エストロゲンは生体内において代謝を受け、カテコールエストロゲン (catechol estrogen：CE) となり、さらにCEは主に肝臓やその他の組織においてCOMTによりメチル化を受けることにより不活性化される。 COMT阻害薬は、パーキンソン病の治療薬である。L-DOPAの代謝を阻害することによりL-DOPAの半減期を延長させる。 COMTの酵素活性に変化を及ぼすCOMT遺伝子の研究はさまざまな精神疾患や行動・人格特性との関連研究が報告されている。 COMT遺伝子には多型があり、ドーパミン代謝の個人差があり、統合失調症やADHDとの関連についての研究がある。 COMT遺伝子の多型は、痛がりとも関連があるらしい。 COMT活性が高いと痛みを感じにくい。 met/met homozygotes型のCOMT遺伝子を持つ人は、COMT活性が低下していて、μ-opioid系の機能低下が生じ、痛がりとなる。

  グルタチオン S-トランスフェラーゼ　Glutathione S-transferase：GST　←→GSTタグ/グルタチオン 　参考1 1961年にBoothらが発見した。 グルタチオンと生体異物を結合させることで生体異物の解毒に関与する必須酵素 生体内において異物をグルタチオンに結合させる作用を持つ、第II相薬物代謝酵素の一つ ミクロソーム酸化酵素であるチトクローム P450とともに抱合酵素呼ばれ、解毒、代謝、酸化ストレス応答やシグナル伝達などに深く関与していることが知られている。 グルタチオンを付加する反応はGSH 抱合と呼ばれ、解毒、代謝、酸化ストレス応答やシグナル伝達などに深く関与していることが知られている。 哺乳類のグルタチオンS転移酵素の内、水溶性で細胞質性のものは、アルファ α、カッパ、ミュー μ、オメガ、パイ π、シグマ σ、シータ、ゼッタの8つが特定されている。 α,μ,π,σ クラス GST では,チロシンがグルタチオンのプロトンを引き抜き、GSH 抱合体を形成する。 がん細胞に多く発現していることから重要ながんマーカーとして、またがん治療のターゲットタンパク質として注目されている。 酵素活性だけではなく、細胞内局在によって細胞機能をコントロールしていることが最近報告され、細胞内イメージングの必要性が示唆されている。 グルタチオンS-転移酵素　GST Class-α：GSTA AlphaクラスのGSTは各種のアルキル化抗がん剤のほか、α, β-不飽和アルデヒドを抱合解毒に関与する。 グルタチオンS-転移酵素　GST Class-μ：GSTM MuクラスのGSTは肝発がん剤のAFBOに代表される各種の発がん性エポキシドに関与する。 グルタチオンS-転移酵素π、グルタチオンS-トランスフェラーゼπ、イソ型　placental form GST Class-pi：GSTP、GSTπ　参考1/2/3 佐藤清美教授（弘前大学生化学）らが1984年ラット胎盤から初めて精製し、ラット肝化学発がん過程での出現は前がん性病変としての意義が強調された。 Mannervikらがヒト胎盤から分離されたヒト胎盤型GS ラット胎盤型GSTは正常肝では発現せず、薬剤により誘導されないが、前がん病変や肝がんで非常に特異的に強く発現するため、腫瘍マーカーとして、また発がん剤の加vivoスクリーニングに利用されている。 GST-πは赤血球、白血球において最も多く存在し、肝臓を除くほとんどの臓器で検出されている。 GST-πは等電点4.7の46kDaのタンパク質からなる2量体で、全ての新生組織（胎児および悪性新生物）中、および術後の増悪症例において血清中に高レベルに検出される。 いくつかの血液疾患（溶血性貧血や白血病）においても血清GST-πレベルが高値を示すことが知られている。 PiクラスはBPDE等の多環状芳香族炭化水素のジオールエポキシドやthiotepa等の各種のアルキル化抗がん剤を抱合解毒する。 オリゴデンドロサイトのマーカー グルタチオンS-転移酵素　GST Class-phi：GSTF グルタチオンS-転移酵素　GST Class-Theta：GSTT Thetaクラスは発がん性アリルヒドロキシメチルサルフェートや各種オレフィンエポキシドに関与する。 グルタチオンS-転移酵素　Zeta Class-Theta：GSTZ Zetaクラスは各種のジハロ酢酸類のGSH抱合解毒反応に関与する。

●リガーゼ、ライゲース　ligase　→DNAリガーゼ/T4 DNAリガーゼ/ユビキチンリガーゼ

• 一般的には、異なる分子を結合させて単一分子を生成する酵素の総称
• アデノシン三リン酸（ATP）などの高エネルギー結合の加水分解により遊離されたエネルギーを利用して2個の分子を結合させる反応を触媒する酵素の総称
• 酵素分類では6群に属する。この反応の結果として生成する結合には、C‐O結合（アミノアシル転移RNA合成酵素）、C‐S結合（アセチル補酵素A合成酵素など）、C‐N結合（グルタミン合成酵素など）、C‐C結合（ピルビン酸カルボキシル化酵素など）などがあり、この結合の種類によっても細分されている。
• リガーゼは別名として、合成酵素（シンテターゼ、シンセテース　synthetase）と呼ばれる。日本語ではリガーゼを指して合成酵素と呼ぶことがあるが、合成酵素といった場合はEC6群のシンテターゼの他にEC4群のシンターゼを含むので留意が必要である。
• シンテターゼはATPなどの高エネルギー化合物分解と共役しているのに対して、シンターゼ（シンセース）はリアーゼ（ライエース）の一種であり高エネルギー化合物分解の共役は不要である。

  カルボキシル化　carboxylation 広義には、炭化水素の骨格にカルボキシ基（カルボキシル基）-COOHを導入する反応をいう。たとえば、グリニャール試薬に二酸化炭素を反応させてカルボン酸を得る反応、フェノールのアルカリ金属塩と二酸化炭素を加圧下で反応させてサリチル酸にするコルベ・シュミットKolbe-Schmitt反応などがこれにあたる。 狭義には、レッペのカルボキシル化反応をいう（カルボニル化ということも多い）。このカルボキシル化はアセチレン系またはエチレン系炭化水素とニッケルカルボニルとを反応させるか、または、触媒の存在下でこれらの不飽和炭化水素に一酸化炭素を反応させて、カルボン酸誘導体を合成する反応である。

  カルボキシラーゼ　carboxylase C-C結合形成リガーゼ群の一つ ビオチンを補酵素として、ATPのエネルギーを利用することによりカルボキシ基の転移反応の触媒をする酵素。アセチルCoAカルボキシラーゼ、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼなどがその例である。 この酵素反応は二つの過程を経て行われる。まず、アポ酵素（酵素活性を示さないタンパク質成分）のリシン（リジン）残基にビオチンが結合して活性を示すホロ酵素（ビオチン‐酵素）が形成される。このビオチン部分がATP依存性反応により活性化中間体であるカルボキシビオチン‐酵素を生成する。次の段階で、このカルボキシ基が基質に転移されてC-C結合が形成される。 デカルボキシラーゼ（脱炭酸酵素）と同義に使われることがあり、α(アルファ)-カルボキシラーゼともいって、デカルボキシラーゼのうちもっとも早く研究され始めたピルビン酸脱炭酸酵素をさす場合もある。 ビタミンK依存性カルボキシラーゼ　vitamin K-dependent γ-glutamyl carboxylase 　←→ビタミンK ビタミンK依存性タンパク質の前駆体が持つ特異的なグルタミン酸(Glu)をγ-カルボキシ・グルタミン酸(Gla)に変換する酵素 この反応（カルボキシル化）の生理的役割が十分解析されているのは、ビタミンK依存性凝固因子に対するものである。 Gla含有タンパク質 血液凝固に関与するもの・・・第II因子、第VI因子、第IX因子、第X因子、プロテインC、プロテインS、プロテインZ 骨組織にみられるもの・・・bone Gla-protein：BGP、オステオカルシン、matrix Gla-protein：MGP

●プロテアーゼ　protease　←→PAR

• プロテアーゼとは、ペプチド結合（-CO-NH-）の加水分解を触媒する酵素の総称
  ┏プロテイナーゼ (proteinase)---タンパク質を分解するもの
  ┗ペプチダーゼ（peptidase）---ペプチドを分解するもの
  
  　→トロンビン/トリプシン、キモトリプシン/ エンテロキナーゼ/ ニューロプシン/ プラスミン/ マトリックスメタプロテアーゼ/ ADAMファミリー/ セクレターゼ/ コラゲナーゼ/ カスパーゼ
  
  
• 活性構造からの分類

  セリンプロテアーゼ serine protease 活性中心にセリン残基をもつプロテイナーゼ トロンビン、トリプシン、キモトリプシン、スブチリシン subtilisin、Bacillus subtilis 起源のアルカリ性プロテアーゼ（オリエンターゼ 22BF）、カリクレイン、ニューロプシン、プラスミン、t-PAなどがある。

  アスパラギン酸プロテアーゼ aspatric protease(酸性プロテアーゼ) 活性中心にアスパラギン酸残基とアスパラギン酸のカルボン酸イオンが関与する。 ペプシン pepsin、カテプシンD cathepsin D、HIVプロテアーゼ、Aspergillus niger 起源の酸性プロテアーゼ (オリエンターゼ 20A) などがある。

  金属プロテイナーゼ metallo protease 活性中心に金属イオンが配座しているタンパク質分解酵素の総称 金属が触媒作用に関連しているプロテイナーゼ MMP、TACE、サーモリシン thermolysin、Bacillus subtilis 起源の中性プロテアーゼ (オリエンターゼ 90N)、Aspergillus oryzae 起源の中性プロテアーゼ (オリエンターゼ ONS) などがある。

  チオールプロテイナーゼ 活性中心にSH基をもつプロテイナーゼ フィシン、ブロメラインなどがある。

  システインプロテアーゼ cysteine protease 触媒部位において、システインのチオール基を求核基として用いるタンパク質分解酵素 パパイン papain、カスパーゼ caspase、新型コロナウイルスなどの3CLプロテアーゼなどがある。

  N-末端スレオニンプロテアーゼ N-terminal threonine protease プロテアソ−ムで知られるようになった。

  グルタミン酸プロテアーゼ glutamic protease

  
  

  エンドペプチダーゼ endopeptidase タンパク質やオリゴペプチドが持つ、非末端のペプチド結合を加水分解するタンパク質分解酵素（ペプチダーゼ） エンドペプチダーゼはペプチドをモノマーであるアミノ酸にまで分解することは可能でない。 基質がタンパク質ではなくオリゴペプチドの場合は、オリゴペプチダーゼと呼ばれる。

  エキソペプチダーゼ exopeptidase エンドペプチダーゼと対照的にタンパク質やオリゴペプチドの末端からペプチド結合を1つ1つ分解するタンパク質分解酵素 エキソペプチダーゼはペプチドをモノマーであるアミノ酸にまで分解することが可能である。

  
  

  トロンビン、第IIa因子　thrombin 血液凝固に関わるセリンプロテアーゼの一種 フィブリノーゲンをフィブリンにする反応を触媒する。遺伝子は人の場合、第十一染色体のp11-q12に存在する。 トロンビンは血液中に存在するプロトロンビン（第II因子）が第V因子によって活性化されることによって生まれる。第V因子、第VIII因子及び第IX因子を活性化させるので凝血反応の中核的な存在であり、血液凝固を阻止する際にはこの酵素の働きを止めることが重要である。 また血小板を活性化することで凝血を促進する機能もある。この場合には血小板表面の受容体（Gタンパク質共役型受容体）を介して働く。

  トリプシン　trypsin　参考1 エンドペプチダーゼ、セリンプロテアーゼの一種 膵液に含まれる消化酵素の一種で、塩基性アミノ酸（リシン、アルギニン）のカルボキシ基側のペプチド結合を加水分解する。 語源は、ギリシャ語の「tripsis（摩擦、粉砕）」に由来する。 膵臓からトリプシノーゲンとして分泌され、エンテロキナーゼ（自家加水分解）によりαトリプシン及びβトリプシンとなる。 キモトリプシノーゲンを一部加水分解し、キモトリプシンとするのに必要な酵素である。 トリプシンインヒビター（アンチトリプシンやオボムコイド）によって阻害を受ける。 ヒトトリプシンの場合、コードしている遺伝子は第7染色体のq32-q36のTRY1 ヒトではトリプシンの最適pHは8〜9程度の弱塩基性である。

  キモトリプシン、カイモトリプシン　chymotrypsin セリンプロテアーゼの一種である。 膵液に含まれる消化酵素の一種で、芳香族アミノ酸のカルボキシル基側のペプチド結合を加水分解する。 膵臓からキモトリプシノーゲンとして分泌され、エンテロキナーゼ、トリプシンにより15番アルギニンと16番イソロイシン間の結合が切断されることにより、活性状態のπ-キモトリプシンとなる。その後、自己分解によりセリンとアルギニン、トレオニンとアスパラギン間の結合が切断され、α-キモトリプシンとなる。 遺伝子は第16染色体のq23-q24.1のCTRBである。 キモトリプシンが芳香族アミノ酸に対して基質特異性を発揮するのは活性中心の近辺に疎水性基でできた空洞があり、芳香族の側鎖がここに入ると安定化するためである。 ヒトではキモトリプシンの最適pHは8〜9程度の弱塩基性である。

  エンテロキナーゼ　enterokinase エンドペプチダーゼ、セリンプロテアーゼの一種 十二指腸粘膜細胞から分泌されるエンドペプチダーゼの1つ 不活性のトリプシノーゲンに作用してトリプシンを生成する。 腸刷子縁膜にエンテロキナーゼを留めておく82–140 kDaの重鎖と触媒サブユニットである35–62 kDaの軽鎖からなり、それぞれジスルフィド結合で繋がっている。 エンテロキナーゼはキモトリプシン様セリンプロテアーゼであり、構造的にそれらのタンパク質と類似している。

  ニューロプシン　neuropsin　参考1 トリプシン様セリンプロテアーゼとして1995年に脳で同定された。 脳において、ニューロプシンは海馬CA1-3の錐体細胞と扁桃体外側核の神経細胞に高発現している。 海馬スライスを用いた細胞外記録で、低濃度のニューロプシン（1－2.5 nM）を還流してシータ刺激を行うと、Early-phase LTP(e-LTP)の著しい増強が見られる。ニューロプシンの基質として細胞接着因子L1CAMおよびEphB2受容体が同定されており、ニューロプシンによるL1CAMの分解は、NMDA型グルタミン酸受容体依存的なシナプス活動の増強を誘導する。 EphB2受容体は、ニューロプシンによって切断される一方、扁桃体においてEphB2-NMDA型グルタミン酸受容体結合を阻害することからNMDA型グルタミン酸受容体の活性化を導き、不安関連行動を増強させる。　 ニューロプシンノックアウトマウスはe-LTPの障害と一致してモリス水迷路とY字迷路での海馬依存的な学習障害を示した。

  プラスミン　plasmin 線溶系に属するタンパク質分解酵素の一種 セリンプロテアーゼ、エンドペプチダーゼに分類される。 反応はフィブリンやフィブリノーゲンを分解して血栓を分解するというものである。 プラスミンは通常、前駆体であるプラスミノーゲンの形で血漿に含まれていて、プラスミノーゲンアクチベーター(ウロキナーゼ、組織プラスミノーゲン活性化因子：t-PA、ストレプトキナーゼ)によって活性化される。活性化はプラスミノーゲンのArg-Val間のペプチド結合の分解によって起きる。 プラスミンは血栓のフィブリンを溶解するセリンプロテアーゼであり、また細胞外マトリックスの分解にも関与する。 凝固系が働いているときはプラスミノーゲンアクチベータインヒビターによってプラスミノーゲンアクチベータが不活化している。プラスミンはプラスミンインヒビターと呼ばれるタンパク質によって阻害を受け、必要なときだけその作用を発揮するようになっている。 ヒトプラスミノーゲンの遺伝子は第6染色体のq26–27に存在する。糖タンパク質で、分子量は700kD程度

  ウロキナーゼ Urokinase、ウロキナーゼ型プラスミノーゲン活性化因子：uPA 線溶系に関与するセリンプロテアーゼの1種（EC 3.4.21.73）である。 ウロキナーゼは最初ヒトの尿から単離されて血栓溶解剤として利用されたが、現在では血液や細胞外マトリックスに存在することも確認されている。 最もよくみられる生理学的基質はプラスミノーゲンで、これは不活性な酵素前駆体であり、セリンプロテアーゼの1つであるプラスミンを形成する。プラスミンの活性化は一連のタンパク質分解反応によって行われ、血栓溶解や細胞外マトリックスの分解が関与する生理学的環境に依存する。 また血管の病気やがんにつながる。

  組織プラスミノーゲン活性化因子 tissue plasminogen activator：t-PA　←→脳血栓溶解療法 線溶系に関与するセリンプロテアーゼの1種（EC 3.4.21.68）である。 ウロキナーゼと同じく、プラスミノーゲンを活性化することでフィブリンを分解させ、血栓溶解薬として塞栓症および血栓性疾患（心筋梗塞・脳梗塞）の治療に使われる。組み換え型t-PA：rt-PAも用いられている。 血管内皮細胞から分泌される。 ウロキナーゼと同様に、1本鎖t-PA（前駆体）として作られ、プラスミン等により開裂されて活性の高い2本鎖t-PA（ジスルフィド結合でつながっている）となるが、1本鎖t-PAも活性を有する。プラスミノーゲンを活性化し、活性型のプラスミンを生成する。 t-PAは凝固線溶系において、1本鎖型のプラスミノーゲンを開裂し2本鎖型のプラスミンにする。このプラスミンがトロンビンを分解し血栓を溶解する。また細胞外マトリックスの分解を通じて細胞移動やがんの転移にも関与する。

  
  

  マトリックスメタプロテアーゼ matrixmetalloproteinase：MMP　←→参考1/2 動物細胞および組織プロテアーゼに属するメタロプロテアーゼのうち、コラーゲンのような細胞外マトリックスの成分を分解する酵素 MMPの活性中心にはZn2+や Ca2+が含まれる。コラーゲンやフィブロネクチン、エラスチンなどから成る細胞外マトリックスの分解をはじめとし、細胞表面に発現するタンパク質の分解、生理活性物質のプロセシングなどその作用は多岐にわたる。 1962年にJerome GrossとCharles Lapiereによりオタマジャクシの変態において尾が吸収される過程に関与する酵素として発見され、1968年にはヒトの皮膚に存在することが示された。 MMPはヒトで24種類、マウスで23種類の遺伝子がコードされていて、分泌型と膜結合型のメンバーを含み、それらがドメイン構造に従って、コラゲナーゼ、ストロメライシン、ゼラチナーゼと膜型 MMP(MT-MMP)の4つの主なサブグループに分けられている。 最近のニューロンとアストロサイトでの報告によると多くのMMPは小胞で分泌されるためのシグナルペプチドを持ち、細胞外で機能すると考えられる。しかしながら、神経細胞とグリア細胞の核でのMMP-2,9,13の存在から、細胞内でのMMPの機能も報告されている。 膜結合型のMT-MMPは、フューリンあるいはプラスミンによって、ゴルジネットワーク内において、つまり細胞内で活性化され、細胞外にある間は活性があると考えられる。 MMPの発現は多くの成長因子、サイトカイン、ケモカインによって転写レベルで制御されており、また一方転写後あるいはエピジェネティクス修飾によっても調節を受けている。MMPは神経生理学に関連する細胞外マトリックスタンパク質の分解や、成長因子およびその受容体、あるいはサイトカインの活性化、細胞外マトリックス受容体の分解も行う。 MMPのうちMMP-2、MMP-3、MMP-9は脳内でもっとも豊富に発現している。 マトリックスメタプロテアーゼ-　matrix metalloproteinase-2 ：MMP-2 IL1βの切断とアストロサイトの活性化を介して神経障害性疼痛を維持する。 マトリックスメタプロテアーゼ-3　matrix metalloproteinase-3 ：MMP-3 関節リウマチで早期から上昇する血中の関節破壊マーカー 痛風や変形性関節症、外傷性関節炎などでは一般に高値を示さないとされる。 MMP-3は生体内の細胞外マトリックスである、プロテオグリカン、フィブロネクチン、コラーゲンなどを分解する酵素である。 リウマトイド因子などの自己免疫検査やCRPなどの炎症マーカーと比べて、実際の関節破壊の程度を反映するため、病態の把握や治療効果の判定や予後予測などに有用とされている。 マトリックスメタプロテアーゼ-9：MMP-9 神経損傷後の初期にIL1βの切断とミクログリアの活性化を介して神経障害性疼痛を誘導する。 MMP-9はスパインに発現するβジストログリカンとICAM5を基質とし、神経可塑性に関わることが報告されている。ICAM5は未成熟なフィロポディアに多く発現し、切断を受けることでスパインの成熟が進む。MMP-9によってICAM5は切断され、そのN末断片がインテグリンシグナルを介してコフィリンのリン酸化を誘導し、アクチンリモデリングによりスパインの拡大が引き起こされると考えられている。 海馬スライスにおいて、MMP-9活性を阻害するか、あるいはMMP-9遺伝子欠損マウスを用いるとL-LTPが阻害される。MMP-9 欠損マウスでは、文脈的恐怖条件付けの行動実験の結果、海馬依存的な学習が阻害され、扁桃体依存的な学習には影響がみられない。 バルプロ酸はHDAC阻害と転写活性化、およびfas ligand protein、interleukin-6、MMP-9を含む炎症誘発性因子発現を抑制して抗炎症効果を示すことにより、脳血管障害の脳内出血モデルにおいて神経保護を示す。

  A disintegrin and metalloproteinase ：ADAMファミリー ADAMファミリータンパク質は、メタロプロテアーゼドメインと蛇毒ディスインテグリン様のDドメインをもち、タンパク質分解と細胞-細胞間の結合という異なる2つの機能をもつタンパク質として注目されてきた。 X線結晶解析の結果から、ADAMファミリータンパク質のDドメインは、当初の想定と異なり、インテグリンとの相互作用には適した構造をもたないことが判明した。 動物の受精にかかわることで注目された。 ヒトに21個、マウスに37個あるADAM遺伝子のうち7個が精巣に発現している。 ADAMは神経発生と機能に重要な役割をはたすことも明らかとなってきた。 TNF-α変換酵素、腫瘍壊死因子α変換酵素　TNF-α converting enzyme、Tumor Necrosis factor-alpha converting enzyme：TACE =ディスインテグリン・メタロプロテアーゼ17：ADAM17　←→参考1 メタロプロテアーゼ 1997年に2つのグループによりTNFαを切断する酵素としてクローニングされた。 1997年にTNFαのエクトドメインシェディングにかかわる酵素TACEが17番目のADAMファミリータンパク質ADAM17として報告され、ADAMファミリータンパク質が細胞表層タンパク質のシェディング酵素として注目されるようになった。 824アミノ酸からなるI型膜タンパク質で、N末端側のプロドメインがFurinによって切断されることにより活性化する。触媒ドメインには亜鉛イオン結合配列が存在する。様々な臓器に遍在するが、成人では心臓や骨格筋で多く発現している。他のADAMファミリー分子とは比較的ホモロジーが低いがドメイン構造は共通している。 １回膜貫通型の前駆体タンパク質として産生される。 TACEにより切断され、細胞外部分が放出される。 様々な膜タンパク質を膜近傍で切断し、膜から切り離す。TGFα、Notch、TNFα、APPなど基質の種類が多いため、炎症や、アルツハイマー病、心臓疾患、糖尿病、腎臓疾患など様々な疾患と関連する。 アルツハイマー病の原因とされるβセクレターゼおよびγ-セクレターゼによって切断されたAPPの断片である。TACEはα-セクレターゼとしてアミロイド前駆体タンパク質：APPに作用することによりβアミロイドの中央付近を切断するため、その産生を阻害する。このため、TACEを標的としたアルツハイマー病の治療薬の開発などが行われている。 エクトドメインシェディング　ecto-domain sheddig 細胞外からの刺激に伴って酵素的な切断を受け、細胞外へと放出されること 膜タンパク質がその細胞膜貫通領域の近傍部位にてタンパク質分解酵素の作用を受け、その細胞外領域（ectodomain）が切断され、放出（shed）される現象 細胞膜タンパク質が細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け、その細胞外ドメインが培養液中に放出される現象 フーリン Furin ヒトではFURIN遺伝子にコードされている。 Furinの遺伝子は、FESとして知られているがん遺伝子の上流にあるので、FUR（FES Upstream Region）と呼ばれ、そのためそのタンパク質はフーリン（furin）と名付けられた。フーリンはPACE（Paired basic Amino acid Cleaving Enzyme）としても知られている。 Furinのの遺伝子によってコードされるタンパク質は、酵素であり、ズブチリシン様プロタンパク質転換酵素ファミリーに属する。このファミリーを構成するタンパク質は、活性がないタンパク質前駆体を生物学的に活性のある産物に加工するプロタンパク質転換酵素である。 このコードされたタンパク質はカルシウム依存セリンエンドプロテアーゼであり、活性部位の対となる塩基性アミノ酸のところでタンパク質前駆体を効率的に切断する。その基質には、プロ副甲状腺ホルモン、形質転換増殖因ベータ1前駆体、プロアルブミン、プロβ-セクレターゼ、membrane type-1 MMP、プロ神経成長因子 βサブユニットおよびフォン・ヴィレブランド因子がある。フーリン様プロタンパク質転換酵素は原発性ヘモクロマトーシスと呼ばれる深刻な鉄の過剰蓄積に関係しているHJV（Hemojuvelin、RGMcとも呼ばれる）の加工に関わるとされてきた。

  A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs：ADAMT 1997年に金沢大学の久野耕嗣らによって大腸がん細胞株からクローニングされた細胞外マトリックス分解酵素 この発見によりマトリックス分解酵素には以前より知られている matrix metalloproteinase（MMP）のほかに A disintegrin and metalloproteinase（ADAM）と呼ばれる一群に加えて分泌型メタロプロテアーゼであるADAMTSの存在が明らかとなった。これらメタロプロテアーゼはいずれも酵素活性を発揮するためには二価の金属イオンの存在を必要とするなど共通な特徴を持ち、tissue inhibitor of metalloproteinase（TIMP）と呼ばれるインヒビターはMMPのみならず ADAMやADAMTSの機能も阻害し得ることが確認されている。 ADAMTS には現在 19 のメンバーが存在する。ADAMTSは切断する基質を中心にいくつかのサブグループに分けて考えることができ、ADAMTS1 は ADAMTS4, 5, 8, 9, 15, 20 とともにアグリカナーゼと呼ばれる一群に属する。この一群は様々な基質を認識して切断することが知られていて、アグリカンやバーシカン、ブレビカン（breivican）、ニューロカン（neurocan)といった細胞外マトリックス成分を分解するほかにも血管新生阻害分子として知られるトロンボスポンジン（thrombospondin)やproHB-EGF を切断するシェダーゼの機能を併せ持つ。

  ディスパーゼ 　dispase ペプチド鎖の中性、非極性アミノ酸のN末端側を切断するメタロプロテアーゼ 組織から上皮細胞をシート状に剥離させることができ、古くから初代培養のための細胞分離および分散に利用されてきました。 ディスパーゼはPaenibacillus sp. (旧名：Bacillus polymyxa) 由来の中性金属プロテアーゼ 基底膜を構成するIIV型コラーゲンや、フィブロネクチンをよく分解する特徴があり、上皮細胞を組織からシート状に剥離させることが可能 トリプシンやコラゲナーゼなどのプロテアーゼと作用が異なり細胞障害が少なく、より穏やかな細胞分散を示す特徴から、ES細胞・iPS細胞など再生医療の分野でも応用されている。

  セクレターゼ　secretase α-セクレターゼ α-セクレターゼは、膜貫通領域においてアミロイド前駆体タンパク質 ：APPを切断するタンパク質分解酵素のファミリー APPはα-セクレターゼによって切断される。 アルツハイマー型認知症の原因物質とされるアミロイドベータ：Ａβの途中で切断し、小さな断片にしてしまうため、APPにα-セクレターゼが働いた場合は、Ａβは産生されない。 α-セクレターゼ分解と名付けた保護経路は、APPを処理して別の型に変え、これらの病気で蓄積するはずの有害なタンパク質が形成されないようにする。 βセクレターゼ タンパク質分解酵素の一種で、Ａβ産生酵素の１つ Ａβ産生に関わるアミロイド前駆体タンパク質 ：APPの第１段階の切断（β切断）を触媒する。 APP以外に多くの基質が報告され、最近ではβセクレターゼのノックアウトマウスでさまざまな障害が報告されている。 γセクレターゼ　γ-Sec タンパク質分解酵素の一種で、Ａβ産生酵素の１つ Presenilin1, Nicastrin, APH-1, Pen2の構成因子からなる膜タンパク質を細胞膜の中で切断する酵素 Ａβ産生に関わるAPPの第２段階の切断（γ切断）を触媒する。 APP以外に多くの基質が報告され、γセクレターゼのノックアウトマウスや活性阻害でさまざまな障害が報告されている。 γセクレターゼは、βセクレターゼにより切断されたアミロイド前駆体タンパク質に作用し、Ａβ産生する酵素です。脳におけるAβの蓄積がアルツハイマー病発症の大きな原因の一つと考えられている。 Notchは1回膜貫通型の受容体であるが、γ-セクレターゼによって膜貫通ドメインで切断され、細胞内領域が核へと移行し転写因子として機能する。 ゴルジ体膜タンパク質であるRer1をマウスの脳形成時に欠損させると、脳内のγ-セクレターゼ量が減少することによりNotchシグナルが低下し、神経幹細胞の量が減少する。 γ-セクレターゼ阻害剤 DAPT N-［N-（3,5-Difluorophenacetyl-L-alanyl）］-（S）-phenylglycine t-butyl ester DAPT、ジベンザゼピン等のγ-セクレターゼ阻害剤はNotchの切断を阻害することで、Notchシグナルの阻害剤として機能する。 岡野先生＠慶應のグループは、DAPTをヒトiPS細胞由来神経幹細胞／前駆細胞に添加することで、移植後に分化したニューロンの神経突起が伸長し、慢性期脊髄損傷モデルマウスを治療することに成功してきた。 ジベンザゼピン dibenzazepine：DBZ γ-セクレターゼ阻害剤 2つのベンゼン環がアゼピン基で繋がれた構造を持つ化合物である。 ジベンザゼピンは、鎮痛剤や抗精神病薬の合成の中間体として用いられる。 クロミプラミン、デシプラミン、ドキセピン、イミプラミン、イミプラミノキシド、ロフェプラミン、メタプラミン、オピプラモール、キヌプラミン、トリミプラミン等の多くの三環系抗うつ薬は、その化学骨格の中に飽和ジベンザゼピン基を持っている。 Compound34 (2S,3R)-3-(3,4-Difluorophenyl)-2-(4-fluorophenyl)-4-hydroxy-N-((3S)-2-oxo-5-phenyl-2,3-1H-benzo[e][1,4]diazepin-3-yl)butyramide γ-セクレターゼ阻害剤 DAPTの10分の1の量で同等の効果を発揮する。

  
  

  コラゲナーゼ　collagenase コラーゲンを特異的に分解するプロテアーゼ、クロストリジウム属の細菌に強い活性があり、動物由来の酵素もある。 クロストリディウム属 Clostridium細菌の培養液に含まれる。 -Pro-X-Gly-Pro- という構造があるとき、Glyと Proの間を切る。 コラーゲンには Glyと Proの含量が高いので，能率のよい基質となるが，ゼラチンなども基質となる。 おたまじゃくしの尾や背の皮にも見出されていて、変態時の尾の吸収を促進する。 生物学の実験において、細胞を解離する時や、神経線維を剥きだしにする時、あるいは組織標本作成する時等に、コラーゲンを除去するために幅広く用いられ ている。

  
  

  カスパーゼ、カスペース　caspase カスパーゼは、インターロイキン1β変換酵素遺伝子と、線虫C. elegansの細胞死実行遺伝子ced-3と相同性を持つ、一群の細胞内システインプロテアーゼである。 プロカスパーゼ（pro-caspase）と呼ばれる不活性型で合成され、活性化にはダイマー化/オリゴマー化の後、切断を受ける必要がある。 基質の切断部位P1にアスパラギン酸を要求する。基質を限定的に切断し、タンパク質の成熟、活性化、不活性化を引きおこす。 活性化にはミトコンドリアから放出されたシトクロムcが関わる内因性経路と、FasやTNF受容体などの細胞死受容体が関わる外因性経路がある。 1000以上の基質が知られていて、細胞死に関わる基質の活性化の他、サイトカインの成熟・分泌、シグナル因子の分泌にも関わることで、細胞分化、移動、増殖、形態形成、シナプス機能調節といった様々な生命現象に関わっている。 カスパーゼ-1　caspase-1 インターロイキン-1β変換酵素（interleukin-1β converting enzyme：ICE）としても知られる。 進化的に保存されている酵素である。 カスパーゼ-1は炎症応答の開始因子として細胞性免疫に中心的な役割を果たす。 カスパーゼ-1はペプチド配列のアスパラギン酸残基のC末端側を切断する、活性中心にシステインを持つタンパク質分解酵素 カスパーゼ-1はインフラマソーム複合体の形成を介して活性化されると、炎症性サイトカインとして知られているインターロイキン-1β（IIL-1β）、インターロイキン-18（IL-18）の前駆体を切断して、活性型に変換し、炎症促進応答を開始するとともに、ガスダーミンDの切断によって溶解性プログラム細胞死経路であるピロトーシスを引き起こす。 カスパーゼ-1によって活性化されたIIL-1βとIL-18は細胞から分泌され、さらに近隣の細胞での炎症応答を誘導する。 カスパーゼ-8　caspase-8 カスパーゼ-8は、初期のアポトーシスカスケードにおいて非常に重要な役割を担い、カスパーゼ活性化カスケードの発動因子として作用する。 カスパーゼ-8自身の活性化は、アポトーシス誘導性リガンドに対する細胞表面受容体のデスドメインとの直接的な相互作用により生じる。 活性化されたタンパク質分解酵素はミトコンドリアからのシトクロムcの放出を介する経路に関与することが示されていて、カスパーゼ-3といった下流のカスパーゼを活性化することでも知られている。 アダプター機能を有するFADD、カスパーゼ-8、cFLIPから細胞死誘導シグナル伝達複合体：DISCが形成される。 シトクロム　cytochrome：cyt ＝チトクロム、サイトクロム、シトクローム 酸化還元機能を持つヘム鉄を含有する、ヘムタンパク質の一種である。 1886年にMacMunnによって存在が指摘され、1925年にデーヴィッド・ケイリン によるウマの胃に寄生するヒツジバエ科ウマバエ幼虫を用いた研究によって酸化還元機能を持ち好気呼吸に重要な役割を持つことが実証された。 シトクロムには、シトクロムa、シトクロムb、シトクロムc、シトクロムdがある。 シトクロムP450という呼称を持つタンパク質が存在するが、モノオキシゲナーゼでありシトクロムではない。 シトクロムc　cytochrome c：cyt c ミトコンドリアの内膜に弱く結合しているヘムタンパク質の一種である。 タンパク質のシトクロムcファミリーに属する。 他のシトクロムと異なり可溶性（100 g/L）で、電子伝達系において不可欠な因子である。電子伝達系では複合体IIIから1電子を受け取り、複合体IVに1電子を引き渡す。 酸化型をフェリシトクロムc、還元型をフェロシトクロムcと呼ぶこともある。ヒトではシトクロムcは CYCS 遺伝子にコードされている。 シトクロムcオキシダーゼ　cytochrome c oxidase：COX　←→COX 　＝ミトコンドリア呼吸鎖タンパク質 複合体IV（Complex IV）　＝cytochrome a3 バクテリアおよびミトコンドリアでみられる膜貫通タンパク質複合体の一つである。 ミトコンドリア膜（またはバクテリア膜）における電子伝達系の最後の酵素であり、4分子のシトクロムcからそれぞれ電子を受け取り、酸素1分子に転移させ2分子の水に変換する機能を持つ。この過程では、マトリックス由来の4個のプロトンから水が生成されるのと同時に、4個のプロトンがマトリックスから膜間スペースに透過する。 これにより発生した膜間の電気化学ポテンシャルの差がATP合成酵素によるATP合成に用いられる。

  
  

  カテプシン　cathepsin：CTS リソソームに局在する酸性プロテアーゼの総称で、高等動物のほぼすべての組織、植物、原生動物にも広く存在する。 酸性領域に至適pHをもつ一群の酵素の総称 古代ギリシャ語の”消化”に由来し、”down”を表す”kata-“と”boil”を表す”hepsein”を合わせてカテプシンと名付けられた。 現在までのところ、カテプシンファミリーに属する15種類のプロテアーゼが知られていて、活性部位や基質特異性の違いで分類されている。 B，D，E，G，H，M，N，L，Sなどのエンドペプチダーゼ，A，Cなどのエキソペプチダーゼが知られている。プロテアソームとともに細胞内でのタンパク質分解に関与している．

  
  

○ハロアルカンデハロゲナーゼ haloalkane dehalogenase　←→HaloTag

• ハロアルカンデハロゲナーゼは有機ハロゲン化合物を加水分解する酵素で、加水分解反応に必須な3つのアミノ酸（catalytic triad）と遊離ハロゲンの安定化に関わる2つのアミノ酸を持っています。
• ハロアルカンデハロゲナーゼDatA では 遊離ハロゲンの安定化に関わるアミノ酸の1つがTyrと特徴的である。

○スルファターゼ sulfatase

• 化合物から硫酸基を取り除く反応（硫酸エステルの加水分解）の触媒となる酵素
• 脱硫酸化酵素とも呼ばれる。
• スルファターゼ1（Sulf1）
• スルファターゼ2（Sulf2）

●グリコシダーゼ　glycosidase　←→チミンDNAグリコシラーゼ/グリコシド結合/グリコシル化

• グリコシド結合を加水分解する酵素の総称であり、グリコシドヒドロラーゼ（glycoside hydrolase）とも呼ばれる。
• 主な役割として、バイオマスにおけるセルロースやヘミセルロースの分解、バクテリアに対する防御（例：リゾチーム）、ウイルスによる細胞への感染（例：ノイラミニダーゼ）、細胞内における糖タンパク質の生合成などに関係している。
• グリコシダーゼは、グリコシド結合の形成や分解においてグリコシルトランスフェラーゼとともに重要な役割を担っている。

  リゾチーム lysozyme 糖質加水分解酵素ファミリー22に分類される酵素であり、真正細菌の細胞壁を構成するペプチドグリカンを加水分解する機能を持つ。 真正細菌の細胞壁を構成する多糖類を加水分解する酵素である。 この作用があたかも細菌を溶かしているように見えることから溶菌酵素とも呼ばれる。 ヒトの場合涙や鼻汁、母乳などに含まれている。 工業的には卵白から抽出したリゾチームが食品や医薬品に応用されている。 1922年にアレクサンダー・フレミング（ペニシリンの発見でノーベル医学生理学賞を受賞した著明な細菌学者、Alexander Fleming）によって発見され、溶菌をあらわすlysisと、酵素をあらわすenzymeからLysozymeと命名された。

  ノイラミニダーゼ neuraminidase ノイラミン酸のグリコシド結合を切断するグリコシダーゼである。シアリダーゼ(Sialidase)とも呼ばれる。 ノイラミニダーゼは、広範な生物で見つかっている大きな酵素のファミリーである。 最も良く知られているものは、インフルエンザ感染の拡大を防ぐ薬のターゲットとなるウイルス・ノイラミニダーゼである。ウイルス・ノイラミニダーゼは、しばしばインフルエンザウイルス表面の抗原決定基として用いられている。ホモログはほ乳類の細胞中にも存在し、様々な機能を持つ。 少なくとも4つのほ乳類のノイラミニダーゼのホモログは、ヒトゲノムにも含まれている (NEU1, NEU2, NEU3, NEU4)。

●ガラクトシダーゼ　galactosidase　

• ガラクトースどうしもしくはガラクトースと他の糖とのグリコシド結合を加水分解する酵素
• ガラクトースの1の位置のヒドロキシル基の配置によって、α-ガラクトシダーゼとβ-ガラクトシダーゼがある。
  
  

  α-ガラクトシダーゼ α-galactosidase：α-Gal A　←→Fabry病 リソソームの水解酵素の一つ 牛乳などの中に含まれてる乳糖、糖脂質、多糖、オリゴ糖などから、ガラクトースを遊離する酵素 ガラクトースはそのまま吸収されると、白内障の原因になるとも言われていて、体にも良くない。 α-ガラクトシダーゼは、消化作用では胃や腸に作用する。 αガラクトシダーゼの活性が欠損、あるいは低下して生じる糖脂質代謝異常症---Fabry病

  β‐ガラクトシダーゼ　β‐galactosidase　分子量116 kDa　←→lacZ/ブルーホワイトスクリーニング β-ガラクトシダーゼはβ‐ガラクトシドを加水分解してガラクトースを生成する。 ラクトースをガラクトースとグルコースに分解するラクターゼlactaseがその代表例 大腸菌は、ラクトースからグルコースとガラクトースを生み出すことで、ラクトースを栄養源として使用することことができる。 大腸菌では、β-ガラクトシダーゼの酵素の構造遺伝子がオペロンを形成し、誘導物質や抑制物質の有無により酵素遺伝子の転写が制御されることが知られており、遺伝子発現の機構を解明する重要な糸口となった。 lacZ遺伝子がコードするタンパク質 レポーターアッセイのマーカーとして、あるいは、トランスフェクション効率のモニタリングやプロモーター／エンハンサー研究などの用途に広く用いられている。 X-gal染色で視覚的に同定できる。 β-ガラクトシダーゼはX-galをガラクトースと5-ブロモ-4-クロロ-3-インドールに切断される。5-ブロモ-4-クロロ-3-インドールは酸化されて、不溶性の青い色素である5,5'-ジブロモ-4,4'-ジクロロ-インディゴに変化する。 lacZの遺伝子産物の四量体 β-ガラクトシダーゼの活性型は約500 kDaの四量体の酵素である。 lacZ遺伝子産物のLacZα（αフラグメント）とLacZΩ（ωフラグメント）の２つのドメインをもつ単一のペプチド αフラグメント　←→lacZα ブルーホワイトスクリーニングでは、αフラグメントはlacZ遺伝子全体と比べてより小さい断片ですむため、αフラグメントがベクター側に使用される。 ωフラグメント　←→lacZΔM15 ωフラグメントの欠失は二量体化できるが四量体化できないため、β-ガラクトシダーゼ活性を持たない。 アルファ相補性　α complementation LacZαとLacZωを分割して２つのペプチドとして発現しても、単一のペプチドとして発現したときと同じように酵素活性を持つ複合体になることができる。 大腸菌の宿主がLacZωを発現する遺伝子を持っているだけではβ－ガラクトシターゼ活性を持たないが、LacZαを発現する遺伝子を持ったプラスミドを導入することで活性を持つβ－ガラクトシターゼができる。 大腸菌がlacZのωフラグメントを発現していれば、これらαとωのフラグメントはヘテロ4量体を形成しβガラクトシダーゼ活性を持つ。

●神経特異エノラーゼ neuron specific enolase：NSE　参考1

• エノラーゼは解糖系酵素で、α，β，γの３種類のサブユニットがあり，αα，ββ，γγ，αβ，αγの５つのアイソザイムがある。
• γγおよびαγ型エノラーゼは神経細胞に存在するため神経特異エノラーゼ（NSE）と命名された。
• 肺小細胞癌や神経芽細胞腫の腫瘍マーカーとして用いられ、病期を反映して上昇し、その経過観察でも臨床症状の推移とよく並行することが報告されている。
• 肺小細胞がんで60〜80％、小児の神経芽細胞腫で70〜80％、脳腫瘍、インスリノーマ、褐色細胞腫、カルチノイドなどの神経内分泌腫瘍で10〜50％の陽性率を示す。
• 小児悪性腫瘍の中でも神経芽細胞腫では高率にNSEが陽性を示し、治療経過をモニタリングするのに有用である。
• 正常組織では中枢および末梢の神経組織に多量に存在し、組織特異性を示す一方、下垂体、甲状腺、副腎皮質、膵臓、肺、腸管などに分布する神経内分泌細胞にも存在し、それらの組織から発生した腫瘍ではNSEが高くなる。
• Frank Corotto*/*↑とJoel Marunik（コロンビアのミズリー大学）が1993年に初めて放射線同位元素を使わないBrdU法で成体のニューロン新生の研究をした。BrdUと共焦点顕微鏡を使ってSVZのニューロンが嗅球に移動し、それらのニューロンは神経特異エノラーゼ：NSEとカルレチニンを発現していた。

●アデノシン・デアミナーゼ adenosine deaminase：ADA　←→アデノシン/adenosine deaminase acting on RNA：ADAR

• 細胞内で核酸の代謝に関わる酵素、アデノシンの分解酵素
• アデノシンを分解し、イノシンとアンモニアを生成する。
• アデノシンを代謝する酵素には、アデノシンキナーゼが存在するが、ADAはアデノシン濃度が高いときに特に働いている。
• 関節リウマチでは関節内のADAにより、内因性抗リウマチ物質のアデノシンが分解され、関節炎が持続する。したがってADA阻害薬もリウマチ治療薬となる可能性がある。
• ADAが先天的に欠損していると重篤な免疫不全の原因になる。
• 結核の診断において胸水・髄液中ADA活性の上昇が特徴的として知られており、臨床的に利用されている。

●シノビオリン synoviolin　参考1

• 関節リウマチ（RA）は「シノビオリン」という酵素が過剰に働いて悪化するという発症メカニズムを、聖マリアンナ医科大難病治療研究センタのチームが突き止めた。
• シノビオリンはRA患者の滑膜細胞に高発現している膜タンパク
• シノビオリンはE3ユビキチンリガーゼであり、その活性が滑膜細胞の増殖及びRAの発症に深く関与している。

●モノアミン酸化酵素 monoamine oxidase：MAO
　←→モノアミン/MAO-B阻害剤/MAO-A阻害薬/神経/モノアミントランスポーター/モノアミン仮説

• MAOは生理活性を持つモノアミン類の酸化的脱アミノ化を触媒する酵素の総称である。
• MAOは神経終末、副腎髄質のクロム親和細胞やその他の細胞のミトコンドリアに多く存在する。
• 体内で過剰になったセロトニンは肝臓のMAOによって分解されるが、神経細胞のミトコンドリアにもMAOがあり、セロトニンやカテコールアミンなど、モノアミン類を分解する役目を担っている。
  
  
• MAO-AとMAO-Bの2種類のモノアミン酸化酵素が存在する。双方とも神経系やアストロサイトにおいて存在する。

  MAO-A	主に末梢で作用する？ 肝臓や胃腸、胎盤にも存在する。 ノルアドレナリンとセロトニンに対する基質特異性がある。 →MAO-A阻害薬：抗うつ薬
  MAO-B	主に脳内で作用する。 ドーパミンに対する基質特異性がある。 主に血小板に存在する。 →MAO-B阻害薬：パーキンソン症候群治療薬 →塩酸アマンタジン：MAO阻害効果によるパーキンソン症候群治療薬

○ジアミン酸化酵素 diamine oxidase (DAO)　←→MAO

• ヒスタミンは主にヒスタミン-N-メチル基転移酵素や、ジアミン酸化酵素等で分解され、その後、イミダゾール酢酸となり排出される。
• イソニアジドはヒスタミン代謝に関与する MAO、DAOの阻害作用を有するため、体内でのヒスタミン蓄積がおこりヒスタミン中毒が発現する。そのため顔面紅潮・頭痛・全身脱力・発疹・吐き気・嘔吐などの中毒症状が発現する。

●HMG-CoA還元酵素　 ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ
　hydroxymethylglutaryl-CoA reductase, HMG-CoA reductase：HMGR
　←→HMG-CoA/HMG-CoA還元酵素阻害剤/脂質

• コレステロールや他のイソプレノイドを合成するメバロン酸経路の律速酵素の一つである。
• この酵素には、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ (NADPH)（EC 1.1.1.34）とヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ（EC 1.1.1.88）の2種が存在し、前者は補酵素としてNADP、後者はNADが使われる。
• この酵素の阻害剤はスタチンとして知られ、抗高脂血症薬として広く用いられている。
  

  メバロン酸 mevalonic acid 化学式 C6O4H12、分子量148.2のヒドロキシ酸 日本と欧州で別々に発見され、それぞれ火落酸（ひおちさん）、ジバロン酸と名づけられたが、現在のように統一された。 メバロン酸経路の中間体の一つで、テルペノイド（イソプレノイド）生合成に関与する。 HMG-CoAの還元によって生合成され、メバロネートキナーゼによってリン酸化され5-ホスホメバロン酸に、さらにホスホメバロネートキナーゼによって二リン酸化され、5-ピロホスホメバロン酸になる。

  メバロン酸経路 mevalonate pathway イソプレノイド（テルペノイド）合成の出発物質であるイソペンテニル二リン酸（IPP）およびジメチルアリル二リン酸（DMAPP）をアセチルCoAから合成する生合成経路である。 真核生物の細胞膜に普遍的に存在するステロール（例えばコレステロール）や、タンパク質の翻訳後修飾（プレニル化）に用いられる脂質（例えばファルネシル二リン酸）の合成などに関与する。 律速段階はHMG-CoAがメバロン酸に還元される反応であり、これが名称の由来である。

●NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) (NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating))
　＝NADH脱水酵素酵素複合体　NADH dehydrogenase
　＝複合体I　complexI　←→NADH/ユビキノン/電子伝達系

• 呼吸における電子輸送において最初の段階の反応を行っている。この過程で細胞に供給されるエネルギーの多くがつくり出されている。
• 複合体Iは膜に結合した大きな分子機構であり、NADHからユビキノン（CoQ）への電子を輸送する反応と、膜の内側から外側へとプロトン（proton、水素イオン）を汲み出す、という2つの反応をつなげている。
• ミトコンドリアでは、ATP合成酵素（ATP synthase）に動力を供給する電気化学的な勾配を作り出すのに複合体Iが用いられるが、ここに動力を供給しているのは食物の分解で生み出されるNADHである。
• 複合体Iは、これまで見つかっている膜結合タンパク質の中で最も大きなものの一つであり46本もの鎖で構成されている。ここに示す細菌由来の複合体I（PDBエントリー 3m9s、3rko）は私たちのものよりは小さく14本の鎖でできている。
• ミトコンドリアの内膜や原核生物の細胞膜に位置し、プロトン濃度勾配を形成することでATP合成や膜電位の維持に寄与する。多数のペプチドから構成されるタンパク質複合体であり、酸化的リン酸化を行う呼吸鎖の「入り口酵素」の1つであることから、複合体Iとも呼ばれる。

●チトクロームP 450 (Cytochrome P450)：CYP　参考1
　→CYP1ファミリー　→CYP2ファミリー　→CYP3ファミリー　→CYP4ファミリー

• モノオキシゲナーゼでありシトクロムではない。
• 細菌から植物、哺乳動物に至るまでのほとんどすべての生物に存在する、分子量約45000から60000の酸化酵素で、異物代謝においては主要な第一相反応の酵素
• 薬物代謝酵素：薬物を代謝する代表的な酵素で、主に肝臓や消化管に存在する。
• 肝臓において解毒を行う酵素として知られているが、ステロイドホルモンの生合成、脂肪酸の代謝や植物の二次代謝など、生物の正常活動に必要な反応にも関与している。
• 肝臓から分離されたミクロソームの酵素群の還元型が一酸化炭素と結合して450nm（可視光領域）付近に吸収極大を認め、赤く発色したので、1962年に大村恒雄（九州大学名誉教授）と佐藤了（大阪大学名誉教授）により、色素pigment の頭文字Ｐと極大波長 450nmから、チトクローム色素450またはチトクロームP450と名づけられた。
• 分子量40000から50000（アミノ酸数400〜500）のヘムタンパクである。
• 保存されたシステイン残基と水分子がヘムの鉄原子にリガンドとして配位する。
• 動物では主に肝臓に存在するが、肝以外にも腎、肺、消化管、副腎、脳、皮膚などほとんどすべての臓器に少量であるが存在する。
• NADPHの存在下で基質を水酸化する。
• コレステロールなどの脂質合成に関与している monooxygenase superfamily に属する酵素で、薬剤の代謝に関与していることが知られている。
• 薬物代謝型のCYPの基質は脂溶性で、蓄積すると毒になるものが多い。
• CYPの誘導はポルフィリン症を著しく増悪化させる。

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• CYPは基質特異性の異なる複数の分子種からなる遺伝子スーパーファミリーを形成している。
• CYPには多数の種類があり、塩基配列の違いからCYP1A2、CYP2A6、CYP1C9、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4などに分類され、薬物ごとに代謝に関与する酵素が異なる。

  チトクロ－ムP450の命名法　（例：CYP1A1） CY・・・Cytochrome 　P・・・P450 　1・・・ファミリー 　A・・・サブファミリー 　1・・・分子種

  
  
• 医薬品の相互作用も、これらの酵素に関与するものがかなり多く見られる。
• CYP酵素上で起こる薬物代謝の阻害は、その機構から次のように大きく分けられる。
  1. 同一の分子種における阻害薬物により基質薬物の代謝が阻害され、その薬物の血中濃度が上昇する。
     
     
  2. 同一の分子種における誘導薬物により基質薬物の代謝が阻害され、その薬物の薬効が減少する。
     
     
  3. 同一CYP450酵素の競合による阻害（競合的阻害）
     　同一の分子種により代謝される薬物を併用した場合、互いに基質となる薬物が代謝酵素を競合することになるので、親和性の高い薬物により、親和性の低い薬物の代謝は阻害され血中濃度が上昇し、その副作用が出る。
     
     
  4. CYP450酵素のヘム鉄への結合による阻害
     　すべてのCYP酵素はその構造にヘム鉄を持っているので、薬物のイミダゾール基、ヒドラジノ基などがCYP酵素のヘム部分に配位することにより阻害が起きる。CYP酵素に対して非特異的な阻害となるが、CYP3Aに対する阻害作用が最も強い。しかしこの阻害作用はいずれも可逆的であるので、それらの薬物が体内から消失すると、CYP酵素は正常の活性を回復する。

     CYP450酵素と結合を形成する薬剤： イミダゾール類・・・シメチジン、プロトンポンプ阻害剤、アゾール系抗菌薬 ヒドラジン系・・・イソニアジド（非選択的MAO阻害剤）

     
     
  5. 代謝物がCYP450酵素と共有結合・複合体形成による阻害
     　阻害は薬物自身ではなく、その代謝物がCYP酵素と複合体を形成することで酵素の活性化を阻害する。

     CYP450酵素と共有結合・複合体を形成する薬剤： 複合体を形成・・・マクロライド系抗菌物質、タクロリムス水和物 共有結合・・・エチニルエストラジオール、クロラムフェニコール系

  
  →CYP1ファミリー　→CYP2ファミリー　→CYP3ファミリー　→CYP4ファミリー

  CYP1ファミリー（CYP1A2、CYP2A6、CYP1C9） ---芳香族炭化水素受容体 CYP1で代謝される薬物（基質薬物） キサンチン系（テオフィリン、カフェイン）、フェナセチン、プロプラノロール、メキシレチン、チザニジン、三環系抗うつ剤（塩酸イミプラミン）はCYP1A2により代謝される。 オランザピンはCYP1A2および、CYP2D6で代謝される。 メキシレチンはCYP1A2および、CYP2D6で代謝される。 クロザピンはCYP1A2および、CYP3A4で代謝される。 R-ワーファリンは主にCYP1A2、CYP2C19、CYP3A4で代謝される。（S-ワーファリンは主にCYP2C9で代謝される。） テオフィリンは主にCYP1A2で代謝されるが、同じ酵素で代謝されるプロプラノロールと併用すると、代謝部位で競合し、両者の代謝が遅れ、テオフィリンの副作用があらわれる。（競合的阻害） ゾルミトリプタン、ナラトリプタンはCYP1A2で代謝される。 CYP1を阻害する薬物（阻害薬物） CYP1A2：フルボキサミン、抗不整脈剤（アミオダロン、メキシレチン、プロパフェノン）、シメチジン、チクロピジン、ニューキノロン系抗菌薬（エノキサシン、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン）、黄体・卵胞ホルモン剤（経口避妊薬） フルボキサミンとチザニジンを併用すると、チザニジンの代謝が阻害されて、著しい血圧低下、傾眠、めまい及び精神運動能力の低下させる可能性がある。 CYP1を誘導する薬物（誘導薬物） タバコ、プロトンポンプ阻害剤（オメプラゾール） セント・ジョンズ・ワートを含む健康食品はCYP1A2及びCYP3A4を誘導する。したがって併用により、CYP1A2が関係した多くの薬物の代謝が亢進するので、それらの薬物の薬理効果が減弱するので、要注意！ Cyp1a1遺伝子　cytochrome P450 family 1 subfamily A member 1：Cyp1a1 Gene チトクロームP 450スーパーファミリーのCYP1ファミリーをコードする遺伝子 第15染色体上、関連するファミリーメンバーであるCYP1A2は、CYP1A1から約25kb離れて位置している。 肺がんリスクと関連している。 KLF5（BTEB2）はもともと肝臓の薬物代謝酵素Cyp1a1遺伝子の転写制御研究から同定された。 xenobiotic response element：XRE Cyp1a1遺伝子の誘導的転写活性化に関わる因子 藤井義明博士（東北大学/東京医科歯科大学名誉教授）らがXREにはAh（dioxin）receptorとArntが結合することを明らかにした。 basic transcription element：BTE Cyp1a1遺伝子のプロモーター近傍に存在する、GCに富んだ、構成的転写制御因子 藤井義明博士らがBTEにはSp1、KLF5（BTEB2）、KLF9（BTEB1）が結合することを明らかにした。

  CYP2ファミリー（CYP2D6、CYP2E1） ---構成的アンドロスタン受容体(constitutive active Recptor、CAR) CYP2で代謝される薬物 パクリタキセルは主として、CYP2C8とCYP3A4により代謝され、また薬物トランスポーターの１つであるP糖タンパク（MDR1/ABCB1）の基質となることが知られている。 CYP2C9：NSAIDsの多く（ピロキシカム、テノキシカム、ジクロフェナック、ナプロキセン、イブプロフェン、メフェナム酸）、トルブタミド、フェニトイン、ワーファリン、スルファフェナゾール CYP2C19：オメプラゾール、ランソプラゾール、チクピロジン、フルボキサミン、ジアゼパム、イミプラミン、プログアニル、ヘキソバルビタール、フェニトイン、メホバルビタール、クロミプラミン、ワーファリン、プロトンポンプ阻害薬 CYP2D6：アミトリプチン、イミプラミン、ノルトリプチン、クロミプラミン、デシプラミン、デキストロメトルファン、エンカイニド、フレカイニド、フルフェナジン、ペルフェナジン、プロパフェノン、スパルテイン、プロプラノロール、メトロプロロール、チモロール、ハロペリドール、チオリダジン リン酸コデインは、代謝過程で、CYP2D6の触媒下に、O-脱メチル化され、約10%がモルヒネになる。 オキシコドンの代謝物であるノルオキシコドンは、CYP2D6によりO-メチル化反応を受け、オキシモルフォン代謝される。 トラマドールはヒトでは代謝酵素のCYP2D6による脱メチル化を受け、mono-O-demethyl-tramadol：M1になる。肝代謝、腎排泄（CYP2D6機能不全では、効きにくい。） ナラトリプタンはCYP2C9、CYP2D6、CYP2E1のほか、CYP1A2、CYP3A4/5などの複数のCYP分子種で代謝される。 CYP2を阻害する薬物 CYP2C9：サルファ薬（ST合剤：スルファメトキサゾール）、フルボキサミン、バルプロ酸ナトリウムなど CYP2C19：プロトンポンプ阻害剤（オメプラゾール、ランソプラゾール、シメチジン）、イミプラミン、フルボキサミン、バルプロ酸ナトリウム等 CYP2D6：シメチジン、キニジン、プロパフェノン 多くの精神病薬や抗うつ薬（パロキセチン/フルボキサミンなど）、プロパフェン、ハロペリドール、アミオダロンはCYP2D6の阻害作用があるので、CYP2D6で代謝される薬剤を併用すると、併用した薬剤の代謝を阻害するため、副作用が発現しやすくなる。 セルトラリンは、CYP2D6に対する阻害作用はあるものの弱いため、薬物間相互作用が比較的生じにくいと考えられている。 CYP2を誘導する薬物 CYP2C9：カルバマゼピン、フェニトイン、リファンピシン（抗菌薬） CYP2C19：フェニトイン、フェノバルビタール、シメチジン、リファンピシン CYP2Cは人種差が強く存在し、モンゴロイドでは15〜25%も酵素欠損が認められるが、ネグロイドでは2〜5%、コーカソイドでは2〜3%と少ない。

  CYP3ファミリー（CYP3A4） ---プレグナンX受容体（pregnane X Recptor、PXR） CYP3で代謝される薬物 CYP3A4：ニフェジピン、ジルチアゼム、コルチゾール、シクロスポリン、エリスロマイシン、リドカイン、キニジン、ベラパミル、ゾニサミド、ジアゼパム、デスメチルジアゼパム、タモキシフェン、アミオダロン、エトポシド、ミダゾラム、トリアゾラム、コカイン、ダプソン、テルフェナジン、カルバマゼピン、ジゴキシン、クラリスロマイシン、ロフラゼプ酸エチル、プロトンポンプ阻害薬、エレトリプタン、ナラトリプタン オキシコドンは肝で、CYP3A4によりN-脱メチル化反応を受けノルオキシコドンへ、CYP2D6によりO-メチル化反応を受け、オキシモルフォン代謝される。 ドセタキセルなどの抗がん剤やアプレピタントはCYP3A4により代謝される。 パクリタキセルは主として、CYP2C8とCYP3A4により代謝され、また薬物トランスポーターの１つであるP-糖タンパク(MDR1/ABCB1)の基質となることが知られている。 CYP3を阻害する薬物 グレープフルーツジュースとカルシウム拮抗薬の相互作用も、グレープフルーツジュースに含まれる成分がカルシウム拮抗薬の代謝に関わるCYP3A4を抑制するために発現すると言われている。 CYP3A4：ピペリン、シメチジン、ワーファリン、フルボキサミン、マクロライド系抗菌物質、アゾール系抗菌薬、エチニルエストラジオール、クロトリマゾール CYP3を誘導する薬物 CYP3A4：フェノバルビタール、カルバマゼピン、フェニトイン、リファンピシン、副腎皮質ホルモン製剤 セント・ジョンズ・ワートはCYP3A4及びCYP1A2を誘導し、薬物の代謝を亢進させ、薬理効果を減弱させるので、要注意！ CYP3A4のヒトにおける欠損は人種間での差が少なく、欠損そのものがきわめて少ない。

  CYP4ファミリー ---ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体α（Peroxisome Proliferated-Activated Receptor α、PPARα）

• CYP 450遺伝子には一塩基多型を始めとする多型が存在していて、この違いにより誘導される物質やCYP 450活性に差異が生じ、薬剤に対する感受性の違いをもたらすと考えられている。

●合成酵素/分解酵素

GABA	合成酵素---グルタミン酸脱炭酸酵素（glutamic acid decarboxylase：GAD） GADによってグルタミン酸から合成される。 分子量の違うGAD65とGAD67の2種類のアイソザイムの存在する。 グルタミン酸デカルボキシラーゼ65：GAD65 GAD65は神経終末部に豊富に存在することから、GAD65が抑制性シナプス伝達を担うGABA合成に関与すると考えられている。 グルタミン酸デカルボキシラーゼ67：GAD67 GAD67が細胞質全体に存在する。
	分解酵素---GABAトランスアミナーゼ（GABA transaminase：GABA-T） ＝ GABAアミノ基転移酵素 バルプロ酸は、GABAトランスアミナーゼを阻害する抗痙攣薬
グルタミン酸	合成酵素---グルタミナーゼ（glutaminase） ミトコンドリア内で、グルタミンを加水分解してグルタミン酸にする。 グルタミン + H2O → グルタミン酸 + NH3
	変換酵素---グルタミンシンターゼ（glutamine synthetase） 脳内ではアストロサイト、末梢ではシュワン細胞において、グルタミン酸がグルタミンに変換される。
NAA	加水分解酵素---アスパルトアシラーゼ（aspartoacylase）：ASPA 成熟オリゴデンドロサイトのマーカー ミエリン合成 アスパルトアシラーゼ欠損ラットのミエリン脂質異常により振せん カナバン病：ASPAの欠損によるN-acetyl-aspartate(NAA)の蓄積が、進行性の中枢神経系障害を呈する白質変性症の1つ
セロトニン	合成酵素 セロトニンは、トリプトファンから５-HTPに変換され、さらにセロトニン変換される。この2つの代謝の過程で、2 つの酵素が働いている。 トリプトファン→ (TPHによって) → 5-HTP 5-HTP → (Ｌ-アミノ酸デカルボキシラーゼによって) → セロトニン 5HTP：5ヒドロキシトリプトファン：5-Hydroxytryptophan TPH：トリプトファンヒドロキシラーゼ：tryptophan hydroxilase Ｌ-アミノ酸デカルボキシラーゼ：L-amino acid decarboxylase トリプトファンヒドロキシラーゼはメラトニン生合成の律速酵素でもある。 TPH遺伝子は双極性障害や攻撃性などの行動の障害に関連していると報告されている。
ドーパミン	チロシン→ （チロシン水酸化酵素 tyrosine hydroxylase, tyrosine 3-monooxygenase：THによって）→ L-DOPA （THは神経細胞内に取り込まれたL-tyrosineを、テトラヒドロビオプテリンを補酵素としてL-DOPAに合成するカテコールアミン合成の律速酵素である。）
	L-DOPA→ (AADCによって) →ドーパミン 　AADC＝AADC＝DDC 　AAAD（＝AADC）：芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素 aromatic L-amino acid decarboxylase 　DDC：ドーパ脱炭酸酵素 dopa decarboxylase　←→ドーパ脱炭酸酵素阻害薬
	ドーパミン→ (DBHによって) →ノルアドレナリン 　DBH：ドーパミンβ水酸化酵素 dopamine beta hydroxylase 　＝dopamine beta-monooxygenase ノルアドレナリンからPNMTによりアドレナリンに変換される。
アドレナリン 　Adr	合成酵素---phenylethanolamine-N-methyltransferase：PNMT ノルアドレナリンからPNMTによりアドレナリンに変換される。
アセチルコリン 　Ach	合成酵素---コリンアセチルトランスフェラーゼ（Choline acetyltransferase：ChAT、CAT） cholineとAcetylCoAからChATによって産生される。 末梢型コリンアセチル基転移酵素（Choline acetyltransferase of a peripheral type：pChAT）　参考1
	分解酵素---コリンエステラーゼ cholinesterase：ChE　←→阻害薬 生体内には2種類のコリンエステラーゼが存在する。 アセチルコリンエステラーゼ acetylcholinesterase： AChE アセチル-β-メチルチオコリンを特異的に水解する。 神経、筋肉、赤血球等に存在する。 不用となったAchは、AChEの作用でコリンと酢酸に分解される。 偽コリンエステラーゼ pseudocholinesterase：PChE 　＝プチリルコリンエステラーゼ BuCh コリンエステルならびに非コリンエステルを水解する非特異的酵素 血清、肝、膵などに多い。 血清コリンエステラーゼは、肝臓で生成され、血中を循環するため、肝実質のタンパク合成機能を反映することになる。したがって同じ肝臓で生成されるアルブミン等と動向を一つにするため、肝機能の全体的な把握に適しており、大局的な肝機能の推移に繁用される。 エステル型の局所麻酔薬は血清コリンエステラーゼによって加水分解され、分解産物のパラアミノ安息香酸（p-aminobenzonic acid: PABA）がアナフィラキシーショックを引き起こすことがある。
	不活性化する酵素→COMT
グルタチオン	合成酵素 グルタミルシステイン合成酵素とグルタチオン合成酵素の2つの酵素の連続 した反応により行われる。 グルタミルシステイン合成酵素(GSH1遺伝子産物)　 gamma-glutamylcysteine synthetase (GCS) ＝グルタミン酸—システインリガーゼ　glutamate—cysteine ligase：GCL グルタミン酸とシステインからグルタミルシステインを合成する酵素 グルタミルシステイン　γ-glutamylcysteine グルタミン酸とシステインがペプチド結合したグルタチオンの前駆体 グルタミン酸—システインリガーゼによってグルタミン酸とシステインから合成され、さらにグルタチオン合成酵素によってグリシンと反応しグルタチオンに変換される。 それぞれの反応ではATP一分子を消費する。 グルタチオン合成酵素(GSH2遺伝子産物) ATP + γ-L-グルタミル-L-システイン + グリシン ⇌ ADP + リン酸 + グルタチオン 基質はATPとγ-グルタミルシステインとグリシンの3つ、生成物はADPとリン酸とグルタチオンの3つである。 グルタチオン合成酵素はリガーゼ、特に酸-D-アミノ酸リガーゼ（ペプチドシンターゼ）に分類される。 グルタチオン合成酵素はグルタミン酸及びグルタチオンの代謝に関与している。少なくともホスフィン酸は酵素阻害剤である。 外側基底核原基：LGE及び尾側基底核原基 ：CGEのOPCはGsh2陽性でE15.5に出現する。
エンケファリン	分解酵素---エンケファリナーゼ enkephalinase エンケファリンは特に肺に多く含まれるエンケファリナーゼによって速やかに分解される。 ネプリライシン(Neprilysin)は動物の各種の組織に存在して、細胞外酵素であると知られている中性エンドペプチダーゼであり、ラットの脳中ではエンケファリン分解ペプチダーゼとして再発見され、エンケファリナーゼと命名されている。 ネプリライシンは、白血球表面抗原CD10、common acute lymphoblastic leukemia antigen(CALLA)とも呼ばれるアミロイドβの分解酵素でもある。 In vitro の実験で証明されている基質としては、エンケファリンのほか、タキキニン(P物質)、ソマトスタチン、ブラジキニンおよびANPが知られている。 D-フェニールアラニンはエンケファリナーゼを阻害して、エンケファリン濃度を高めるので、うつ状態や慢性疼痛などにも用いられる。
ブラジキニン 　：BK	BKへの変換酵素---カリクレイン kallikrein =キニノゲナーゼ kininogenase、カリジノゲナーゼ kallidinogenase　参考1 Kallikreas はギリシャ語で膵臓を意味する。膵臓には特に 多いことより名づけられた。 1909年 Abelous, J.E.とBardier, E.健康なヒトの尿中から降圧作用のある物質をを発見し、urohypotensinと名づけた。 1926年 Emil Karl Frey(1888〜1977, ドイツの外科医)がurohypotensinと同様の降圧作用を示す物質を尿中から発見された。さらに血液と膵臓、唾液腺から単離し、特に膵臓に多かったことから、ギリシャ語で「膵臓」を意味する「Kallikreas」から「カリクレイン kallikrein」と名づけた。 タンパク質としてはセリンプロテアーゼ、エンドプロテアーゼに分類される。 カリクレインは肝臓で合成され、分子量115kDaのプレカリクレインとして存在する。 カリクレインは血圧降下に関するタンパク質分解酵素の一種。 カリクレインには、血漿カリクレインと、腺性カリクレインの2種類が存在する。 キニノーゲンのペプチド結合を加水分解し、キニン(ブラジキニンやカリジン)を作り出す。 血漿カリクレイン plasma kallikrein　←→血漿KK系/内因系 分子量：分子量約115kDaの糖タンパク質のプレカリクレインとして存在し、ハーゲマン因子(血液凝固因子XII因子)で分子量約36kDaと52kDaの二本鎖タンパクに活性化される。 単一遺伝子によりコードされていて、ヒトでは第4染色体q35上に位置する。 分布：血漿中 血漿カリクレインは血液凝固第XIIa因子(ハーゲマン因子)により活性化され、アナフィラキシーショックの血圧降下に関係しているといわれている。 高分子キニノーゲンを基質として、ブラジキニンを産生する。 腺性(組織)カリクレイン glandular kallikrein、tissue kallikrein 　←→組織KK系 分子量：約3万－5万の一本鎖または2本鎖のタンパク。分子的多様性がある。 分布：ほとんど全ての組織、特に膵、顎下腺、腎に多く、膵液、尿中にも見いだされる。 高分子、低分子キニノーゲンを基質としてカリジンを産生する。 腺性カリクレインは薬品として用いられている。： カリジノゲナーゼ 1980年代から組織カリクレインと相同性のあるセリンプロテアーゼが次々と同定され、ヒトでは15種類の組織カリクレインが明らかとなった。これら相同的なセリンプロテアーゼはカリクレインファミリーと名づけられた。 5種類のカリクレインは遺伝子群を形成し、ヒトでは第19染色体q13.3からq13.4に局在している。
	BKの分解酵素---キニナーゼ kininase 血液中のブラジキニンは、血液中や組織中のキニナーゼIやキニナーゼIIで分解され、不活化される。 キニナーゼ I kininase I（カルボキシペプチダーゼ M：carboxypeptidase M） カルボキシペプチダーゼは、C末端側から1残基ずつ切断する酵素 ブラジキニン、カリジンを分解するカルボキシペプチダーゼ キニナーゼII kininase II（＝アンギオテンシン変換酵素 angiotensin converting enzyme：ACE）　←→ACE阻害剤/アンギオテンシン 生体内に広く存在酵素 アンギオテンシンIをアンギオテンシンIIに変換する（RA系） 肺でブラジキニンを分解する。 ACE2 アンギオテンシンIIをアンギオテンシン-(1-7)：Ang-(1-7)に変換する酵素 血管拡張性のAng-(1-7)を増加させ、血管収縮性のAng II を減少させる酵素と考えられる。





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