プロテインホスファターゼ

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プロテインホスファターゼは、リン酸化されたタンパク質分子の脱リン酸化反応を触媒する酵素分子の一種です。これはプロテインキナーゼに対応して存在し、リン酸化と脱リン酸化のスイッチシステムを構成し、重要なタンパク質活性を持っています。

分類

プロテインホスファターゼの役割はプロテインキナーゼのそれとは逆です。脱リン酸化されるアミノ酸残基の違いに応じて、プロテインホスファターゼはプロテインチロシンホスファターゼ（PTP、PTPase）とセリン/スレオニンホスファターゼに分けられます。

リンパ球活性化に関与するプロテインホスファターゼには主に以下が含まれます。

①CD45：分子の細胞内セグメントの二つのドメインはPTPの役割を果たすため、CD45は受容体型プロテインチロシンホスファターゼに属し、kPTKに抵抗し、リンパ球のシグナル伝達を開始する上で重要な役割を果たします。

②カルシニューリンはセリン/スレオニンホスファターゼであり、その基質は転写因子NF-AT分子のリン酸化されたセリンおよびスレオニン残基です。カルシニューリンの作用下で、NF-ATpは脱リン酸化（p）によって活性化され、活性化された転写因子NF-ATになります。

例

プロテインホスファターゼ1（PP1）

プロテインホスファターゼ1（PP1）は、主要な真核生物のプロテインセリン/スレオニンホスファターゼであり、その触媒サブユニット（PP1c）を通じて50以上の異なる確立されたまたは推定される調節サブユニットと相互作用し、さまざまな細胞機能を調節します。これらのターゲットのほとんどはPP1cを特定の細胞内位置に導き、通常は他の基本的な残基が最初にある短い保存的結合モチーフRVxFモチーフを介してPP1cの表面の小さな疎水性溝と相互作用します。

図1. PP1のタンパク質構造。

PPP1CB

セリン/スレオニンプロテインホスファターゼPP1-βの触媒サブユニットは、ヒトの体内でPPP1CB遺伝子によってコードされる酵素です。この遺伝子によってコードされるタンパク質は、プロテインホスファターゼ1（PP1）の三つの触媒サブユニットの一つです。PP1はセリン/スレオニン特異的なプロテインホスファターゼであり、細胞分裂、グリコーゲン代謝、筋収縮、タンパク質合成、HIV-1ウイルス転写など、さまざまな細胞プロセスの調節に関与していることが知られています。

図2. PPP1CBのタンパク質構造。

機能

ホスファターゼは、タンパク質にリン酸基を追加するキナーゼ/ホスファターゼとは逆の役割を果たします。リン酸基の追加は、酵素（例：キナーゼシグナル経路）を活性化または不活性化したり、タンパク質間相互作用を可能にしたりします。したがって、ホスファターゼは多くのシグナル伝達経路にとって不可欠です。リン酸の追加と除去は必ずしも酵素の活性化または抑制に対応するわけではなく、いくつかの酵素は機能的調節を活性化または抑制するための別々のリン酸化部位を持っています。例えば、リン酸化される特定のアミノ酸残基に応じて、CDKは活性化または不活性化されることがあります。リン酸は、接続されたタンパク質を調節するため、シグナル伝達において重要です。調節を逆転させるために、リン酸が除去されます。これは自己の加水分解を通じて、またはプロテインホスファターゼによって媒介されます。タンパク質のリン酸化は生物学的機能において重要な役割を果たし、代謝、遺伝子転写と翻訳、細胞周期の進行、細胞骨格の再配置、タンパク質間相互作用、タンパク質の安定性、細胞運動およびアポトーシスを含むほぼすべての細胞プロセスを制御します。これらのプロセスは、主要なタンパク質のリン酸化の変化に依存し、PKとPPの高度に調整された逆の効果をもたらします。ヒストンのリン酸化に加えて、メチル化、ユビキチン化、SUMO化、アセチル化も、クロマチン再編成を通じてDNAへのアクセスを調節します。