36 蛋 白質 核酸 酵素 Vol.42 No.13(1997) くに 蛋 白質 問 の 認 識 ドメ イ ン と し て の 役 割 に 重 点 を お い て 述 べ て み た い ま た,筆 たLIMド 者 らに よって見 いだ され メ イ ン を もっ プ ロ テ イ ンキ ナ ー ゼ,LIMキ ー ゼ(LIMK)フ ナ ァ ミ リー に つ い て 最 近 の 知 見 を紹 介 す る I. LIMド メイン蛋白質の構造 と分類 1. LIMド メ イ ン の 構 造 LIMド メ イ ンは 約50 60ア ミノ酸 残 基 か らな り,基 本 的 な共 通 配 列 は(CX2CX16 23HX2C)X2(CX2CX16 21 CX2C/H/D)で 図1 LlMド メイ ンの 基 本構 造 LIMド メ イ ンは2個 のZnフ ィ ン ガ ーが2ア ミノ酸 で 連 結 され た構 CCHCと あ る(図1,図2)5 7)*1 後 半 部 のCCC(C/H/D)で 配 位 し て お り,2個 造 を もつ Zn2+と 配 位 す る 共 通 ア ミ ノ酸 を で示 した のZnフ 結 され た構 造 を とる(Aspの 前半 部 の 各1個 ィ ンガ ー が2ア 側 鎖 はCysと のZn2+を ミノ 酸 で 連 同程 度 のZn2+ ドメ イ ン だ けが 占 め て い る蛋 白質 な ど,構 造 的 に も機 配 位 能 を もつ) この こ とは 分 光 学 的 方 法 とア ミノ 酸 の 能 的 に も,ま た細 胞 内 局 在 性 に お い て も多 様 な 蛋 白 質 変 異 実 験 に よ り推 定 され8,9),NMRに が 含 まれ て い る と くに興 味 深 い の は,LIMド メイ ン に よ っ て証 明 さ れ た10) よ く似 た 共 通 配 列 を もつZnフ が ジ ン ク フィ ンガー(Znフ Words ィンガー としてRINGフ ィ ンガ ー)[ 今 月 のKey よる立 体 構 造 解 析 ィ ンガーが 知 られ てい るが,Zn2+ (p.2090)]構 造 か らな る に も か か わ らず,DNAやRNA を 配 位 す る8個 の 共 通 ア ミ ノ酸 の う ち3番 に 結 合 す る ドメ イ ン と し て で は な く,蛋 白 質 問 の 相 互 4番 目(His)の 間 が1ア 作 用 を 担 う ドメ イ ン と し て 機 能 し て い る とい う点 で あ 配 列 の 相 同 性 比 較 か ら間 違 い な く区 別 す る こ とが で き る 本 稿 で はLIMド る ち な み にRINGフ メ イ ン の構 造 と機 能 につ い て,と 目(Cys)と ミ ノ酸 で あ る 点 や,ア ィ ン ガ ー で はZn2+を カ ラ ー 図1 ミノ 酸 配 位 するア ニ ワ トリCRPのLIM2 ドメ イ ン の 立 体 構 造 を2つ の 角度 か ら見 た 図 β シー ト構 造 は ピン クの 矢 印 で,α ヘ リ ッ ク ス は オ レ ン ジ で 示 して い る Zn2+を 配 位 す る ア ミノ 酸(左 図)とZn フ ィ ンガ ー 間 の疎 水 的相 互 作 用 にかか わ る ア ミノ 酸(右 図)の 側 鎖 も 示 して い る 青 はZn2+,黄 緑 はHis側 色 はCys側 鎖, 鎖 を示 す [文 献10よ り許 可 を得 て 掲 載] *1 LIM蛋 白 質 の 数 が 増 え る に つ れ て,基 配 位 す る8個 のCysの 2062 の 共 通 ア ミ ノ酸 の う ち3番 間 が3ア 本 的 な 共 通 配 列 とは 少 し異 な る構 造 のLIMド 目 がCysで ミノ酸 離 れ て い る場 合 も あ る6) あ っ た り,4番 目 がHisやGluで メ イ ン もい ろ い ろ と見 つ か って い る Zn2+を あ った り,あ る い は7番 目 のCysと8番 目
42 蛋 白質 のLIMド 核酸 酵素 Vol.42 No.13(1997) メ イ ン を もちenigmaと37%の 新 規 な 蛋 白質ENH(enigma homolog)を ENHはPKCβI,γ,ε 同 定 した39) と結 合 す るが,PKCα,δ,ζ とは結 合 で きな い PKCとENHの 末 端 部 のV1領 相 同 性 を もつ 結 合 は,PKCのN 域 とENHのLIMド る PKCのV1領 メ イ ンの 問 で 起 こ 域 はサ ブ タイ プによって配列 が大 き く異 な っ て い る ので,こ の こ とがPKCサ ブタイプの結 合 特 性 を決 定 して い る と思 わ れ る しか しなが ら,ENH の3個 のLIMド PKCβIに メ イ ン は い ず れ も単 独 で 同 程 度 に 結 合 す る こ とが で き,enigmaと ナ ー ゼ 受 容 体 の 場 合 の よ う なLIMド チ ロシンキ メ イ ン間 で の 結 合 特 異 性 の違 い は観 察 され な い また,PKCは,enigma やLIMキ が,サ ナ ー ゼ と もLIMド メ イ ン を介 して 結 合 す る ブ タイプ間 で の結合 特異性 は異 な ってい る 多 様 な サ ブ タ イ プか ら な るPKCの で,こ れ らLIM蛋 機 能 の 違 い を知 る う え 白 質 との相 互 作 用 の 違 いが 重 要 な意 味 を もっ て い る の か も しれ な い 4. パ キ シ リ ン の 接 着 斑 へ の 局 在 化 に お け るLIMド メ イ ンの役 割 パ キ シ リ ン はC末 端 部 に4個 のLIMド メ イ ンを もつ 蛋 白質 で,細 胞 と細 胞 外 マ ト リ ッ ク ス の 接 着 部 位 に 形 成 され る 接 着 斑 に 局 在 し,接 着 斑 形 成 時 に チ ロ シ ン リ ン酸 化 され る 主 要 な 蛋 白質 の1つ で あ る40) パ キ シ リン はSrc,v-Crk,focal adhesion kinase(fak),ビ ンキ ュ リ ンな どの 接 着 斑 に局 在 す る 多 くの 蛋 白質 と結 合 し, 図5 これ ら の 蛋 白 質 複 合 体 形 成 の ア ダ プ タ ー 分 子 と し て 機 失(a)と 能 して い る の で は な い か と考 え られ て い る ビ ン キ ュ (a)ヒ Williams症 候 群 の 一 家 系 に お け るLIMK1遺 ラ ッ ト16日 胚 に お け るLIMK1 ト染 色 体 上 でLIMK1遺 伝 子 は7q11-23の 遺伝 子 の ご く近 傍 にあ り,Williams症 リンやFakは パ キ シ リ ンのN末 端 部 に あ るLDモ フ と よ ば れ る短 い配 列 に 結 合 す る が,接 化 に はC末 端 部LIMド 伝 子の欠 発 現(b) エ ラ スチ ン(ELN) 候 群 の一 家 系で は両 遺 伝 子 の み を 含 む 短 い 領 域 の半 接 合 体 欠 失 が み られ る48) (b)脳,脊 LlMK1の 髄で 高 発 現 が 認 め られ る51) メ イ ンが 関 与 してい る 種 々 の 欠 失 変 異 体 やLIMのZn2+配 位 に か か わ る ア ミノ酸 の 変 異 体 の 細 胞 内 局 在 性 の 解 析 か ら,4個 ン の な か で3番 チー 着 斑 への局 在 mrnaの 目 のLIM3を のLIMド メイ 介 し て 接 着 斑 に局 在 化 す ドメ イ ン を,C末 端 部 に プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ ドメ イ ン を もつ42-45) LIMK1とLIMK2の2種 類 が 存 在 し,ア ノ 酸 レベ ル で の 相 同 性 は約50%で る こ とが 明 らか に され た41) 結 合 の 相 手 は不 明 で あ るが, ナ ー ゼ ドメ イ ンの 配 列 も特 徴 的 で,サ LIMド がDLNSHN(通 メ イ ンが 接 着 斑 局 在 化 シ グ ナ ル とし て機 能 して い る 点 は興 味 深 い DLKxxN)で ミ あ る プ ロ テ イ ンキ ブ ドメイ ンVIB 常 の セ リ ン/ス レ オ ニ ン キ ナ ー ゼ は あ る こ とや,サ ブ ドメ イ ンVIIとVIIIの間 に 核 移 行 シ グ ナ ル に似 た 塩 基 性 ア ミ ノ 酸 に 富 む 配 列 が 存 VI. LIMキ ナ ー ゼ(LIMK)フ ァミ リー 在 す る な ど,他 の プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ に は み ら れ な い 構 造 を もっ て い る 中 央 部 に はPDZ(DHR)ド LIMKは 筆 者 らが 最 初 に ク ロ ー ニ ン グ し た 新 し い ク ラ ス の プ ロ テ イ ンキ ナ ー ゼ で,N末 2068 端 部 に2個 のLIM に似 た 配 列 が あ るが,他 質 のC末 のPDZド 端 のSer/Thr-X-Val配 メ イ ン46) メ イ ンの よ うに 蛋 白 列 に対 す る 結 合 活 性