翻訳後修飾

デジタル大辞泉

ほんやくご‐しゅうしょく〔‐シウシヨク〕【翻訳後修飾】

読み方：ほんやくごしゅうしょく

たんぱく質がリボソーム上で伝令RNAの翻訳によって合成されたあと、糖鎖・リン酸・メチル基の付加などを受けること。生体内において、たんぱく質の機能発現や活性調節に深く関わっていると考えられている。PTM（post-translational modification）。

生物学用語辞典

翻訳後修飾

英訳・(英)同義/類義語：posttranslational modification, Posttranslational alterations

タンパク質が翻訳された後に、部分的に切断（プロセシング）されたり、アミノ酸残基が化学修飾を受けて活性化分子になる現象。rasタンパク質のアシル化や、アルカリホスファターゼのイノシトールリン酸化、リン酸化など。

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現象や動作行為に関連する概念：

羽化  習得的行動  翻訳  翻訳後修飾  翻訳後調節  老化  肝再生

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翻訳後修飾

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/07/01 02:59 UTC 版)

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この略図の下部はインスリンの一次構造の翻訳後修飾である。

翻訳後修飾（ほんやくごしゅうしょく、Post-translational modification、PTM）は、翻訳後のタンパク質の化学的な修飾である。これは多くのタンパク質の生合成の後方のステップの1つである。

翻訳後、アミノ酸は、酢酸、リン酸、様々な脂質、炭水化物のような他の生化学官能基と結合し、化学的特性の変換（例えばシトルリン）、またはジスルフィド結合の形成のような構造変換などを受け、タンパク質の反応の幅を広げる。

また、酵素がタンパク質のN末端からアミノ酸を輸送するか、中央からペプチド結合を切断することもある。例えば、ペプチドホルモンであるインスリンはジスルフィド結合が形成された後に2つに切断され、C-ペプチド（右図の桃色のポリペプチド鎖部分）は結合から切り離される（最終的にジスルフィド結合で2つのポリペプチド鎖が結合したタンパク質が生じる）。

この他の修飾にリン酸化がある。この修飾はタンパク質酵素の作用の活発化と非活発化の調節機構においてよく起こる。

官能基付加

コドンと修飾の付加の一覧。^[1]

• アシル化
  • アシル基(RCO-)の付加。O-アシル化（エステル化）、N-アシル化（アミド化）、S-アシル化（チオエステル化）など。
    • アセチル化
      • アセチル基の付加で、リシン残基、またはN末端のアミノ基に起こる。エタノイル化というともいう。ヒストンが良く知られる例である。ヒストン尾部におけるアセチル化、またその逆反応の脱アセチル化はリシンの持つ電荷を変化させてDNAとの結合状態に影響を与えるとともに、ブロモドメインをもつヒストン修飾酵素やクロマチンリモデリング因子などに対する標的部位を規定するヒストンコードの要素としてクロマチン構造の変換に寄与し、遺伝子発現の変化を引き起こす。
    • ホルミル化
• アルキル化
  • メチル基の付加はメチル化と呼ばれ、リシンとアルギニン残基に起こる。
  • ジメチル化
• アミド化はC末端で起こる
• ビオチニル化
  • ビオチンを付加させてリシン残基を保護する
• γカルボキシル化
  • ビタミンKに依存する^[2]。
• グルタミル化
  • たんぱく質のグルタミン酸残基の共有結合によるチューブリンと他のタンパク質との結合^[3]。
• グリコシル化
  • アスパラギン、ヒドロキシリシン、セリン、トレオニンにグリコシル基が付加し、糖タンパク質ができる。メイラード反応では糖の付加は酵素無しで行われる。
• グリシル化
  • チューブリンのC末端尾の40以上のグリシン残基の1つの共有結合
• ヘム
  • 共有結合の付加
• ヒドロキシル化
• ヨウ素化
  • 甲状腺ホルモン
• イソプレニル化
  • イソプレノイドの付加（ファルネソール、ゲラニルゲラニオールなど）
• リポイル化
  • プレニル化
  • GPIアンカー形成
    • ミリストイル化
    • ファルネシル化
    • ゲラニルゲラニル化
• ヌクレオチドまたは誘導体への共有結合の付加
  • ADPリボシル化
  • FAD結合
  • アデニリル化
• 酸化還元反応
• ポリエチレングリコール化
• ホスファチジルイノシトール
• ホスホパンテテイニル化
  • 脂肪酸、ポリケチド、非リボソームペプリド、ロイシンでの補酵素Aからの4'-ホスホパンテテイニルの付加。
• リン酸化
  • リン酸の付加。通常、セリン、チロシン、トレオニン、ヒスチジンで起こる。
• ピログルタミン酸形成
• ラセミ化
  • プロリルイソメラーゼによるプロリンのラセミ化
• tRNA
  • アミノ酸付加による調停
• チロシン硫酸化
  • チロシンへの硫黄の付加
• セレノイル化
  • セレノタンパク質へのセレンの付加

タンパク質またはペプチドの付加

• ISG化
  • ISG15タンパク質への共有結合連鎖（インターフェロン刺激遺伝子15^[4]）
• SUMO化
  • SUMOタンパク質への共有結合連鎖 (SUMO ; Small Ubiquitin-related MOdifier)^[5]
• ユビキチン化
  • ユビキチンへの共有結合連鎖

アミノ酸の化学的性質の変換

• シトルリン化または脱アミン
  • アルギニンをシトルリンに変換
• 脱アミド
  • グルタミンをグルタミン酸、アスパラギンをアスパラギン酸に変換

構造の変換

• ジスルフィド
  • 2つのシステインの共有結合
• プロテアーゼ
  • タンパク質のペプチド結合の加水分解

修飾の例

• 加水分解とジスルフィド形成によるインスリンの形成
• ヒストンの転写調節（クロマチン形成時のRNAポリメラーゼの調節）
• RNAポリメラーゼIIの転写調節

出典

[脚注の使い方]

1. ^ Gramatikoff K. in Abgent Catalog (2004-5) p.263
2. ^ Walker, 2001 [1]
3. ^ [2]
4. ^ Malakhova, Oxana A.; Yan, Ming; Malakhov, Michael P.; Yuan, Youzhong; Ritchie, Kenneth J.; Kim, Keun Il; Peterson, Luke F.; Shuai, Ke; and Dong-Er Zhang. (2003).Protein ISGylation modulates the JAK-STAT signaling pathway Genes Dev. 17 (4), 455-460.
5. ^ Van G. Wilson (Ed.) (2004). Sumoylation: Molecular Biology and Biochemistry Horizon Bioscience. ISBN 0-9545232-8-8

参照項目

• タンパク質輸送（英語版）
• 翻訳後調節（英語版）

表 話 編 歴 タンパク質
プロセス	タンパク質生合成 翻訳後修飾 フォールディング タンパク質輸送（英語版） プロテオーム タンパク質法（英語版）
構造	タンパク質構造 タンパク質ドメイン プロテアソーム
タイプ	タンパク質の一覧 膜タンパク質 球状タンパク質 グロブリン エデスチン（英語版） アルブミン 繊維状タンパク質 色素タンパク質（英語版） 光受容タンパク質（英語版） ビリタンパク質（英語版） フィコビリンタンパク質（英語版） フィトクロム リポカリン（英語版）
主要な生体物質 炭水化物 アルコール 糖タンパク質 配糖体 脂質 エイコサノイド 脂肪酸/脂肪酸の代謝中間体 リン脂質 スフィンゴ脂質 ステロイド 核酸 核酸塩基 ヌクレオチド代謝中間体 タンパク質 タンパク質を構成するアミノ酸/アミノ酸の代謝中間体 テトラピロール ヘムの代謝中間体

表 話 編 歴 タンパク質の一次構造と翻訳後修飾
全般	タンパク質生合成 ペプチド結合 タンパク質分解 ラセミ化
N末端	アセチル化 ホルミル化 ミリストイル化 ピログルタミン酸 メチル化 糖化反応
C末端	アミド化 GPIアンカー ユビキチン化 SUMO化
リシン	メチル化 アセチル化 アシル化 ヒドロキシル化 ユビキチン化 SUMO化 デスモシン ADPリボース化 脱アミノ 酸化的脱アミノ
システイン	ジスルフィド結合 プレニル化 パルミトイル化
セリン/トレオニン	リン酸化 グリコシル化
チロシン	リン酸化 チロシン硫酸化 ポルフィリン環結合 リボフラビン結合
アスパラギン	脱アミド グリコシル化
アスパラギン酸	スクシンイミド形成 リン酸化
グルタミン	アミノ基転移
グルタミン酸	カルボキシル化 ポリグルタミル化 ポリグリシル化
アルギニン	シトルリン化 メチル化
プロリン	ヒドロキシル化
←アミノ酸 二次構造→

表 話 編 歴 遺伝子発現
遺伝学 （英語版）	コドン セントラルドグマ DNA → RNA → タンパク質 特殊な伝達 RNA→RNA RNA→DNA タンパク質→タンパク質
転写	種類 バクテリア（英語版） 古細菌（英語版） 真核生物（英語版） 主要項目 転写因子 RNAポリメラーゼ プロモーター 転写後 一次転写産物 (pre-mRNA / hnRNA) 5'キャップ スプライシング ポリアデニル化 ヒストンのアセチル化と脱アセチル化（英語版）
翻訳	種類 細菌 古細菌（英語版） 真核生物 主要項目 リボソーム トランスファーRNA (tRNA) リボソーム新生鎖複合体 (RNC)（英語版） 翻訳後修飾
調節	エピジェネティクス 刷り込み 転写的（英語版） 遺伝子制御ネットワーク（英語版） シス調節エレメント lacオペロン 転写後（英語版） 相分離 (Pボディ)（英語版） 選択的スプライシング microRNA 翻訳（英語版） 翻訳後（英語版） 可逆的 不可逆的
中心的 人物	フランソワ＝ジャコブ ジャック＝モノー
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翻訳後修飾

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/10/04 18:14 UTC 版)

「脱リン酸化」の記事における「翻訳後修飾」の解説

タンパク質の脱リン酸化はタンパク質の性質を変化させる機構の1つであり、リン酸化されたセリン、スレオニン、チロシン残基からリン酸基の除去が行われる。その結果、酵素の活性化や不活性化が起こる。タンパク質合成装置の構成要素もリン酸化や脱リン酸化が行われ、タンパク質合成速度が調節される。細胞内のシグナル伝達経路も、さまざまなタンパク質の連続的なリン酸化と脱リン酸化に依存している。