ホスファトーム
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/09/14 23:55 UTC 版)
生物のホスファトーム（英: Phosphatome）とは、ゲノム中に存在するホスファターゼ遺伝子の全体を指す。ホスファターゼは、生体分子からリン酸を除去する反応を触媒する酵素である。細胞内の蛋白質の過半数はリン酸化によって修飾され、通常その機能を制御されている。蛋白質リン酸化は蛋白質ホスファターゼと蛋白質キナーゼの相反する作用によって制御される。殆どのリン酸化部位は特定のホスファターゼと関連付けられていないため、ホスファトームアプローチは脱リン酸化の包括的な解析、特定の反応に関与するホスファターゼのスクリーニング、異なるホスファターゼ間の比較研究を可能にする。これは、キノームアプローチが蛋白質キナーゼ研究に影響を与えたのと同様である。
蛋白質ホスファトーム
蛋白質ホスファターゼは通常、セリン、トレオニン、チロシン残基上のリン酸を蛋白質から除去し、蛋白質キナーゼの作用を逆転させる。PTP[注 1]ファミリーの蛋白質ホスファターゼはチロシン特異的であり、他の幾つかのファミリー（PPPL[注 2]、PPM[注 3]、HAD[注 4]）はセリン／スレオニン特異的であると考えられる。一方、他のファミリーは未知の基質／様々な基質を分解する（DSP[注 5]は任意のアミノ酸を脱リン酸化し、一部の蛋白質ホスファターゼは非蛋白質基質も分解する）ことが知られている。ヒトゲノムでは、20種類の異なる蛋白質フォールドがホスファターゼとして知られており、そのうち10種類が蛋白質ホスファターゼを含んでいる[1]。
蛋白質ホスファトームはヒトおよび8つの他の主要な真核生物[1]、マラリア原虫およびトリパノソーマ[2][3][4]についてカタログ化されており、ホスファトームは酵母フザリウム[5]、マラリア原虫[6]、およびヒト癌[7][8]において、既知の全ての蛋白質ホスファターゼを実験的に調査することで、その機能解析に使用されてきた。
ヒトおよび動物のホスファトームに関する大規模なデータベースとして、Phosphatome.net、寄生原生動物のProtozPhosDB、およびヒトホスファターゼの基質を参照できるDEPODが存在する。
非蛋白質ホスファターゼ
非蛋白質リン酸化には、次の3通りが知られている。
- 基質の機能を制御する規制機構としての、蛋白質リン酸化の役割と同様の機能。ホスホイノシチド脂質は、多様で特異的なキナーゼとホスファターゼを有する重要なシグナル伝達分子である[要出典]。
- 高エネルギー中間体として。リン酸結合は高エネルギーであるため、リン酸を付加すると分子のエネルギーが増加し、そのリン酸を除去する際に本来は不利な反応にエネルギーを供給できる。例えば、グルコース6-ホスファターゼはグルコースからリン酸基を除去し、糖新生を完了させる[要出典]。
- 生合成において、リン酸は成熟分子の機能的部分であり、脱リン酸化によってリン酸が離脱して機能が変化する。ヌクレオチダーゼは、ヌクレオチドの生合成と分解に用いられるホスファターゼである[要出典]。
ヒトの非蛋白質ホスファトームはカタログ化されているが[1]、殆どのホスファトーム解析は調節機能を持つ蛋白質ホスファターゼと脂質ホスファターゼに限定されている。
偽ホスファターゼ
ホスファトームには、ホスファターゼと構造的に近縁であるものの触媒活性を欠く蛋白質が含まれる。これらの蛋白質は生物学的機能を保持しており、活性ホスファターゼが関与する経路を制御したり、リン酸基を切断することなくリン酸化基質に結合する[1][9]。例えばホスファターゼドメインがリン酸化チロシン結合ドメインとなったSTYXや、不活性ホスファターゼドメインがリン脂質に結合するGAKなどが挙げられる。
関連項目
脚注
注釈
出典
- ^ a b c d Mark J. Chen, Jack E. Dixon & Gerard Manning (2017). “Genomics and evolution of protein phosphatases”. Science Signaling 10 (474). doi:10.1126/scisignal.aag1796. PMID 28400531.
- ^ Rachel Brenchley, Humera Tariq, Helen McElhinney, Balazs Szoor, Julie Huxley-Jones, Robert David Stevens, Keith Matthews & Lydia Tabernero (2007). “The TriTryp phosphatome: analysis of the protein phosphatase catalytic domains”. BMC Genomics 8. doi:10.1186/1471-2164-8-434. PMC 2175518. PMID 18039372.
- ^ Jonathan M. Wilkes & Christian Doerig (2008). “The protein-phosphatome of the human malaria parasite Plasmodium falciparum”. BMC Genomics 9: 412. doi:10.1186/1471-2164-9-412. PMC 2559854. PMID 18793411.
- ^ Tamanna Anwar & Samudrala Gourinath (2016). “Deep Insight into the Phosphatomes of Parasitic Protozoa and a Web Resource ProtozPhosDB”. PLoS ONE 11 (12): e0167594. Bibcode: 2016PLoSO..1167594A. doi:10.1371/journal.pone.0167594. PMC 5145157. PMID 27930683.
- ^ Yingzi Yun, Zunyong Liu, Yanni Yin, Jinhua Jiang, Yun Chen, Jin-Rong Xu & Zhonghua Ma (2015). “Functional analysis of the Fusarium graminearum phosphatome”. The New Phytologist 207 (1): 119–134. Bibcode: 2015NewPh.207..119Y. doi:10.1111/nph.13374. PMID 25758923.
- ^ David S. Guttery, Benoit Poulin, Abhinay Ramaprasad, Richard J. Wall, David J. P. Ferguson, Declan Brady, Eva-Maria Patzewitz, Sarah Whipple, Ursula Straschil, Megan H. Wright, Alyaa M. A. H. Mohamed, Anand Radhakrishnan, Stefan T. Arold, Edward W. Tate, Anthony A. Holder, Bill Wickstead, Arnab Pain & Rita Tewari (2014). “Genome-wide functional analysis of Plasmodium protein phosphatases reveals key regulators of parasite development and differentiation”. Cell Host & Microbe 16 (1): 128–140. doi:10.1016/j.chom.2014.05.020. PMC 4094981. PMID 25011111.
- ^ Francesca Sacco, Pier Federico Gherardini, Serena Paoluzi, Julio Saez-Rodriguez, Manuela Helmer-Citterich, Antonella Ragnini-Wilson, Luisa Castagnoli & Gianni Cesareni (2012). “Mapping the human phosphatome on growth pathways”. Molecular Systems Biology 8. doi:10.1038/msb.2012.36. PMC 3435503. PMID 22893001.
- ^ Sofi G. Julien, Nadia Dube, Serge Hardy & Michel L. Tremblay (2011). “Inside the human cancer tyrosine phosphatome”. Nature Reviews. Cancer 11 (1): 35–49. doi:10.1038/nrc2980. PMID 21179176.
- ^ Veronika Reiterer, Patrick A. Eyers & Hesso Farhan (2014). “Day of the dead: pseudokinases and pseudophosphatases in physiology and disease”. Trends in Cell Biology 24 (9): 489–505. doi:10.1016/j.tcb.2014.03.008. PMID 24818526.
外部リンク
- phosphatome.net. A database of protein phosphatases in 8 eukaryotic genomes.
- Phosphatome Wiki Wiki focused on protein phosphatase classification and evolution.
- DEPOD Database of protein phosphatase substrates, pathways, and interactions
- ホスファトームのページへのリンク
