微小管関連タンパク質

チューブリンに加えて、細胞内には微小管に結合する他のタンパク質が存在する。これらのタンパク質は総称して微小管関連タンパク質（microtubule-associated proteins：MAPs）と呼ばれる。一般に、MAPsは微小管の安定性を高め、微小管のアセンブリ（重合）を促進し、微小管と他の細胞構成要素との相互関係を制御する。MAPsは微小管の構造および機能を維持するために不可欠な構成要素である。MAPsは2つの機能領域を有し、1つは微小管側面に結合する塩基性の微小管結合ドメイン、もう1つは酸性の突出型結合ドメインである。後者は外向きに突出した線維状構造として、他の細胞成分または細胞骨格成分、細胞膜などと水平ブリッジを形成して維持する。MAPsは微小管結合活性を有し、特定アミノ酸残基のリン酸化および脱リン酸化を制御することにより機能を発揮する。MAPsには主としてMAP1、MAP2、Tau、MAP4が含まれる。前3者は主にニューロンに存在し、MAP4は多様な細胞に発現する。

機能

MAPは微小管を構成するチューブリン・サブユニットに結合し、その安定性を制御する。多様な細胞型において多数のMAPが同定されており、幅広い機能を有することが示されている。これらには、微小管の安定化および不安定化、微小管の特定細胞内局在への誘導、微小管同士の架橋、ならびに細胞内の他タンパク質との微小管相互作用の媒介が含まれる。細胞内では、MAPは微小管のチューブリン二量体に直接結合する。この結合は重合型または脱重合型チューブリンを介して生じ得るが、多くの場合、微小管構造の安定化をもたらし、結果として重合をさらに促進する。通常、MAPのC末端ドメインがチューブリンと相互作用し、N末端ドメインは細胞小胞、中間径フィラメント、または他の微小管に結合し得る。MAPと微小管の結合はMAPのリン酸化により制御される。これは微小管親和性調節キナーゼ（microtubule affinity-regulated kinase：MARK）タンパク質の作用によって達成される。MARKはMAPをリン酸化し、結合している微小管からMAPを解離させる。この解離はしばしば微小管の不安定化と関連し、微小管の破断を引き起こす。以上のように、MAPによる微小管安定化は、細胞内でリン酸化により制御されている。

MARKファミリー

MARKは、Microtubule-associated protein 2（MAP-2）のSer/Thr残基に作用することに由来する略称である。本遺伝子は微小管関連タンパク質ファミリーに属するタンパク質をコードする。このタンパク質ファミリーは、神経新生に必須のステップである微小管アセンブリに関与すると考えられている。MAP2は、中間径フィラメントおよび他の微小管と微小管（MT）を架橋することにより、微小管（MT）の伸長を安定化する。ラットおよびマウスにおける相同遺伝子産物は、ニューロン特異的な細胞骨格タンパク質であり、樹状突起に豊富に存在し、神経発生過程における樹状突起形態の決定および安定化に関与する。異なるアイソフォームをコードする多数の選択的スプライシングバリアントが報告されている。

機能

MARKは微小管を構成するチューブリン・サブユニットに結合し、その安定性を制御する。多様な細胞型において多数のMAPが同定されており、幅広い機能を有することが示されている。これらには、微小管の安定化および不安定化、微小管の特定細胞内局在への誘導、微小管同士の架橋、ならびに細胞内の他タンパク質との微小管相互作用の媒介が含まれる。細胞内では、MARKは微小管のチューブリン二量体に直接結合する。この結合は重合型または脱重合型チューブリンを介して生じ得るが、多くの場合、微小管構造の安定化をもたらし、結果として重合をさらに促進する。通常、MARKのC末端ドメインがチューブリンと相互作用し、N末端ドメインは細胞小胞、中間径フィラメント、または他の微小管に結合し得る。MARKと微小管の結合はMAPのリン酸化により制御される。これは微小管親和性調節キナーゼ（MARK）タンパク質の作用によって達成される。MARKはMAPをリン酸化し、結合している微小管からMAPを解離させる。この解離はしばしば微小管の不安定化と関連し、微小管の破断を引き起こす。以上のように、MARKによる微小管安定化は、細胞内でリン酸化により制御されている。

参考文献：

1. Al-Bassam J; et al. MAP2 and tau bind longitudinally along the outer ridges of microtubule protofilaments. J. Cell Biol. 2002, 157 (7): 1187–96.