タンパク質の寿命と分解
これまで タンパク質が誕生し成熟する過程を説明してきましたが
今日は 寿命と分解の話をします
＜タンパク質の寿命と分解＞
＠タンパク質の新陳代謝
1日にタンパク質の2～3％は作り替えられています
古いものは壊され 新しいものが作られます
タンパク質の寿命は 種類によって異なり
短いものは10分 長いものは150時間ほどで
ミオシン ヘモグロビンなど
寿命が数十日～数ヵ月の長生きのものもあります
生体の機能が適切に行われるために
すぐに分解されなければならないタンパク質もあります
たとえば ほぼ1日で1回転する細胞周期は
サイクリンというタンパク質により制御されますが
サイクリンは ある周期に入ると分解され
それがシグナルとなって 周期が次に移行します
ですから サイクリンが適切な時期に壊れないと
細胞周期が上手く回らないのです
ほぼ3ヶ月で 体内のタンパク質はほとんど入れ替わり
1年間で全細胞の90％は入れ替わります
＠アミノ酸の出納
1日あたりの
食事からのタンパク摂取量は 60～80g
必要とされるタンパク製造量は 180～200g
分解されて尿素窒素として排泄される量は 70g
食事からの摂取だけでは
必要な製造量に全然足りません
足りない分は
体内のタンパク質を分解して得たアミノ酸が用いられます
体内のアミノ酸の出納バランスを維持するには
タンパク質が分解されることが必要になるのです
＜危機管理と品質管理に必要とされるタンパク質の分解＞
タンパク質の分解は
細胞の危機管理 タンパク質の品質管理上
必要とされます
＠細胞の危機管理
ストレスなどで壊れ 機能を示せなくなった変性タンパク質が
いつまでも分解されないでいると 細胞には有害ですから
不良な変性タンパク質を見つけ出し分解することが
細胞の危機管理上 重要です
＠タンパク質の品質管理
上手くフォールディングできなかった新しいタンパク質を
適切に処分 分解しないと
タンパク質の品質管理が保てません
＜ユビキチン・プロテアソームシステム＞
細胞内のタンパク質分解系は何種類かありますが
代表的なのが ユビキチン・プロテアソームシステムです
＠ユビキチン
わずか76個のアミノ酸からなり
細胞内に広く至るところに存在しています
ユビキチンが結合したタンパク質は
プロテアソームにより分解されます
分解されるタンパク質の目印になるのです
ちなみに ユビキチンは熱ショックタンパクの仲間です
タンパク質は
ユビキチンが1個結合しただけでは分解されず
他のユビキチンに連なって 最低4個結合すると分解されます
このように
ポリユビキチン化が目印になり分解されるので
このシステムは 選択的タンパク質分解系 と呼ばれます
＠ユビキチン付加のプロセス
ユビキチンは ユビキチン活性化酵素により活性化され
ユビキチン結合酵素に受け渡され 複合体を形成します
そして ユビキチンリガーゼという酵素が
分解されるべき標的タンパク質を 複合体に連れてきます
ユビキチンリガーゼは
どのタンパク質にユビキチンを結合させるかを決める酵素で
細胞内には1000種類以上のユビキチンリガーゼが存在し
細胞内の変性タンパク質を常に監視しています
そして ユビキチンが標的タンパクのリシンに結合し
このステップが繰り返されて
標的タンパク質上に ユビキチンが積み重なっていきます
＠プロテアソーム
分子量200万の巨大分子で
本体の20S触媒ユニットの両端に
2個の19S調節ユニットの蓋が結合し
筒状の構造を呈しています
触媒ユニットは
α βサブユニットの4つのリングが
筒を作っています
プロテアソームは 細胞の中にたくさんあり
核の中にも サイトゾルにも存在しますが
タンパク合成の場である小胞体には存在しません
＠ユビキチン・プロテアソームシステムの働き方
まず 標的タンパク質に結合しているポリユビキチンが
プロテアソームの調節ユニットに結合します
調節ユニットは ポリユビキチンを切り離し
標的タンパクが触媒ユニットに入りやすいように
1本のポリペプチドにするとともに
触媒ユニットを押し広げます
触媒ユニット内には
タンパク質分解酵素（プロテアーゼ）が存在していて
その作用により
タンパク質はペプチド断片に分解され 外に排出されます
このようにして タンパク質は分解されます
＠タンパク質分解の意義
ユビキチン・プロテアソームシステムによるタンパク質分解は
細胞分裂・増殖周期の制御
抗原提示
タンパク質の品質管理
などの生体機能の制御に関わっています
「免疫プロテアソーム」と呼ばれる
MHCクラスⅠ結合ペプチド（内在性抗原エピトープ）を
効果的に生成できるように機能変化し
細胞内タンパク質を分解して内在性抗原を作る
特殊なプロテアソームも存在し
インターフェロンγなどのサイトカインで誘導されます
