CK

クレアチンキナーゼ（CK、EC 2.7.3.2）、別名クレアチンホスホキナーゼは、クレアチンのリン酸化を触媒する酵素です。CKはアデノシン三リン酸（ATP）を利用して、可逆的にホスホクレアチン（PCr）とアデノシン二リン酸（ADP）を生成します。したがって、ATPはPCrとADPから再生されることができます。CKはさまざまな組織や細胞タイプで発現し、主に骨格筋、心筋、脳、膀胱、胃、大腸に見られます。多くの組織におけるCKの普遍性は、特異性が低いことを引き起こします。ATPを急速に消費する組織や細胞、特に骨格筋では、PCrはATPの迅速なバッファリングと再生のためのエネルギー貯蔵庫として機能し、PCrシャトルまたは回路による細胞内エネルギー輸送にも寄与します。CKは骨格筋のエネルギー代謝において非常に重要です。CK濃度は筋肉壊死や病気によって上昇する可能性があります。したがって、CKはCKが豊富な組織の損傷のマーカーとして臨床的に測定され、筋疾患の評価にも使用されることがあります。

図1. CKはクレアチンのリン酸化を触媒します。（Bais R; et al. 1982）

タイプ

異なる遺伝子によってコードされる複数のタイプのCKがあります。CKは筋肉（M）または脳（B）からのサブユニットで構成される二量体です。CKは主に筋肉（CK-MM）、心臓（CK-MB）、脳（CK-BB）で最大の活性を持つ三つのアイソザイムとして存在します。これらのサブユニットの遺伝子は異なる染色体に位置しています：Bは14q32、Mは19q13です。CKアイソザイムは、組織や種によって異なる分布が報告されています。骨格筋はCK-MM（98%）を発現し、CK-MB（1%）は低レベルです。対照的に、心筋（心臓筋）はCK-MMを70%、CK-MBを25〜30%発現します。CK-BBは主に脳や平滑筋、血管および子宮組織で生成されます。正常な血清CKは主にCK-MMアイソザイムであり、血清CK濃度は筋肉量の反映であり、これにより男性は女性よりも高い濃度を持つことになります。CK–MBアイソザイムはほぼ心筋に存在し、血清中のCK–MBレベルの上昇は心筋細胞壁の損傷に対して非常に特異的で感度が高いです。CK酵素の追加の形態はミトコンドリア（mtCK）に存在し、普遍的およびサルコメア型の形態であり、各々が4つの二量体からなるオクタマーです。これらの異なる形態は、さまざまな細胞タイプにおけるエネルギー貯蔵の管理に不可欠です。これらのCKの形態はアミノ酸構造が異なりますが、その機能は類似しています。わずかな機能的微妙さにより、CKは異なる環境で機能することができます。

構造

CKは特定のアミノ酸の鎖であり、その適切な折りたたみは三次元の形を取り、CKが特定の分子と相互作用することを可能にします。CKのアミノ酸は特異的であり、折りたたまれると、CKがクレアチンおよびPCrと相互作用する能力が増加し、他の分子に対して優位性を示します。CKの別の部位はATPおよびADPとの相互作用に専念しています。両方の分子がCKに結合できるため、ATPからのリン酸基がクレアチンに追加されるか、PCrからのリン酸基がADPに転送され、ATPの生成または使用が行われます。

高解像度電子顕微鏡およびタンパク質X線結晶構造解析を通じて、いくつかの本物のCK構造が特定されています。CKファミリーのメンバーの最初のX線構造は、サルコメア型筋肉型ミトコンドリアCKのものであり、その後、普遍的u-mtCKの構造が続きました。両方のミトコンドリアCKアイソフォームは、4重対称性を持つ非常に対称的なオクタマー構造を持っています。細胞質CK-BBおよび筋肉型CK-MMは、各サブユニットに1つの活性部位を持つバナナ型の対称的な二量体を形成します。

機能

ミトコンドリアCKはミトコンドリアの内膜間スペースに存在し、ミトコンドリアによって生成されたATPと細胞質から輸入されたクレアチンからPCrを再生します。ミトコンドリアCKと細胞質CKは、いわゆるPCr/Crシャトルまたは回路で接続されています。ミトコンドリア内のmtCKによって生成されたPCrは、ATP依存プロセスに結合した細胞質CKにシャトルされ、腎臓におけるナトリウム保持に関連するナトリウム/カリウムATPアーゼや、筋収縮に関与するアクトミオシンATPアーゼおよびカルシウムATPアーゼなどがあります。結合した細胞質CKは、細胞を通じてシャトルされたPCrを受け入れ、ADPを使用してATPを再生し、その後ATPアーゼによってエネルギー源として使用されます。CKはATPアーゼと密接に関連して、機能的に結合したマイクロコンパートメントを形成します。PCrはエネルギーバッファーとしてだけでなく、ATP生成の細胞内サイト（ミトコンドリアと解糖系）とATPアーゼの間の細胞エネルギー輸送形態としても機能します。これにより、CKは骨格筋、心筋、平滑筋の収縮性を高め、血圧の生成に関与しています。

検査

CKは医療機関の検査室で通常測定されます。安静時の正常値は通常60〜174 IU/Lの範囲であり、1単位は指定された条件下で1分間に1μmolの基質を触媒する酵素の量です。血中のCKレベルは健康と病気の両方で高くなる可能性があります。運動はCKの血流への流出を最大1週間増加させ、これが血中のCKが高くなる最も一般的な原因です。血中の高CKは、心筋梗塞、横紋筋融解症、筋炎、心筋炎などのCKが豊富な組織の損傷の指標である可能性もあります。これは、血中CKが薬物の使用、内分泌障害、骨格筋疾患、神経遮断薬悪性症候群など、さまざまな臨床状態で上昇する可能性があることを意味します。さらに、アイソザイムの測定は、心臓発作における心筋損傷の信号として広く適用されています。

参考文献