ミオシン軽鎖ホスファターゼ
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/01/29 15:30 UTC 版)
| Myosin Light-Chain Phosphatase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.1.3.53 | ||||||||
| CAS登録番号 | 86417-96-1 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | BRENDA entry | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||||
| MetaCyc | metabolic pathway | ||||||||
| PRIAM | profile | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
- ミオシン軽鎖-リン酸 + H2O = ミオシン軽鎖 + リン酸
この脱リン酸化反応は平滑筋組織で生じ、筋細胞の弛緩過程を開始する。そのため、ミオシン軽鎖ホスファターゼはミオシン軽鎖キナーゼによって開始された筋収縮過程を元に戻す酵素である。この酵素は、触媒サブユニット（プロテインホスファターゼ1、PP1）、ミオシン結合サブユニット（MYPT1）、そして機能未知の3つ目のサブユニット（M20）から構成される。触媒サブユニットは2つのマンガンイオンを利用してミオシン軽鎖の脱リン酸化を触媒し、それによってミオシンのコンフォメーション変化が引き起こされて筋肉は弛緩する。この酵素は高度に保存されており[1]、全ての平滑筋組織に存在する。ミオシン軽鎖ホスファターゼはRhoキナーゼによって調節されていることが知られており、アラキドン酸やcAMPなど他の分子がこの酵素を調節しているかどうかに関しては現在も議論がある[2]。
機能
平滑筋組織は主にアクチンとミオシンによって構成されており[3]、この2つのタンパク質が互いに相互作用することで筋収縮と筋弛緩が行われている。ミオシンIIは従来型ミオシン（conventional myosin）とも呼ばれ、頭部と尾部を構成する2つの重鎖と、重鎖のネック部分に結合する4つの軽鎖（各頭部に2つずつ）から構成される。筋収縮が必要な時には、カルシウムイオンが筋小胞体から細胞質基質へ流入し、カルモジュリンを活性化することでミオシン軽鎖キナーゼを活性化する。ミオシン軽鎖キナーゼはミオシン軽鎖（MLC20）のセリン19番残基（Ser19）をリン酸化する。このリン酸化はミオシンのコンフォメーション変化を引き起こし、クロスブリッジサイクリングを活性化して筋収縮を引き起こす。ミオシンはコンフォメーション変化を起こしているため、カルシウムや活性化されたミオシン軽鎖キナーゼの濃度が正常レベルへ戻った場合でも筋肉は収縮したままとなる。筋弛緩が起こるためには、再びコンフォメーション変化が必要である[4]。
ミオシン軽鎖ホスファターゼはミオシンに結合すると、リン酸基を除去する。リン酸基が除去されたミオシンは元のコンフォメーションへと戻り、アクチンと相互作用して筋張力を維持することができなくなるため、筋肉は弛緩する。ミオシンがミオシン軽鎖キナーゼによって再びリン酸化されてコンフォメーション変化を起こすまで、筋肉はこの弛緩状態となる。
構造
ミオシン軽鎖ホスファターゼは3つのサブユニットから構成される。触媒サブユニットであるPP1は真核細胞で最も重要なセリン/スレオニンホスファターゼのうちの1つであり、平滑筋収縮の他にグリコーゲン代謝、細胞内輸送、タンパク質合成や細胞分裂にも関与している[5]。PP1は細胞の基本的な機能に極めて重要であり、また細胞内に存在するプロテインホスファターゼはキナーゼよりもはるかに少ないため[6]、その構造と機能は高度に保存されている[7]。PP1は2つのマンガンイオンを触媒として利用して脱リン酸化を行う。
これらのイオンを取り囲むように、Y字型の3つの溝（hydrophobic groove、acidic groove、C-terminal groove）が存在する。PP1は他のサブユニットに結合していない場合には、高い特異性を示さない。しかし、ミオシン軽鎖ホスファターゼの他のサブユニットであるMYPT1（~130 kDa）に結合することで、この溝の形状が変化し、ミオシンに対する特異性が劇的に高まる[1]。
3番目のサブユニットであるM20は最も小さく、最も謎の多いサブユニットである。現在のところ、触媒に必要不可欠ではないことを除いて、M20に関して知られていることはほとんどない。このサブユニットを除去しても、酵素のターンオーバーや選択性に影響は生じない[1]。一方で、その実態は全く不明であるものの、何らかの調節機能を果たしているではないかと一部では考えられている[2]。
- ^ a b c d e Terrak, Mohammed; Kerff, Frederic; Langsetmo, Knut; Tao, Terence; Dominguez, Roberto (2004-06-17). “Structural basis of protein phosphatase 1 regulation”. Nature 429 (6993): 780–784. doi:10.1038/nature02582. ISSN 1476-4687. PMID 15164081.
- ^ a b c Hartshorne, DJ; Ito, M (May 1998). “Myosin Light Chain Phosphatase: Subunit Composition, Interactions and Regulation”. J Muscle Res Cell Motil. 19 (4): 325–41. doi:10.1023/A:1005385302064. PMID 9635276.
- ^ Page 174 in: The vascular smooth muscle cell: molecular and biological responses to the extracellular matrix. Authors: Stephen M. Schwartz, Robert P. Mecham. Editors: Stephen M. Schwartz, Robert P. Mecham. Contributors: Stephen M. Schwartz, Robert P. Mecham. Publisher: Academic Press, 1995. ISBN 0-12-632310-0, ISBN 978-0-12-632310-8
- ^ a b Webb, R. Clinton (November 2003). “Smooth Muscle Contraction and Relaxation”. Advances in Physiology Education 27 (4): 201–6. doi:10.1152/advan.00025.2003. PMID 14627615.
- ^ Hurley, Thomas D.; Yang, Jie; Zhang, Lili; Goodwin, Kristie D.; Zou, Qin; Cortese, Marc; Dunker, A. Keith; DePaoli-Roach, Anna A. (2007-09-28). “Structural basis for regulation of protein phosphatase 1 by inhibitor-2”. The Journal of Biological Chemistry 282 (39): 28874–28883. doi:10.1074/jbc.M703472200. ISSN 0021-9258. PMID 17636256.
- ^ Cohen, Patricia T. W. (January 15, 2002). “Protein Phosphatase 1-Targeted in Many Directions”. J Cell Sci 115 (2): 780–4. doi:10.1242/jcs.115.2.241. PMID 11839776.
- ^ Fujioka, M; Takahashi, N (April 1, 1998). “A New Isoform of Human Myosin Phosphatase Targeting/Regulatory Subunit (MYPT2): cDNA Cloning, Tissue Expression, and Chromosomal Mapping”. Genomics 49 (1): 325–41. doi:10.1006/geno.1998.5222. PMID 9570949.
- ^ Gomperts, Bastein D. (August 19, 2009). Signal Transduction: 2nd Edition. London: Academic Press. ISBN 978-0123694416
- ^ Shi, Yigong (October 30, 2009). “Serine/Threonine Phosphatases: Mechanism through Structure”. Cell 139 (3): 468–84. doi:10.1016/j.cell.2009.10.006. PMID 19879837.
- ^ Lee, E. Y.; Zhang, L.; Zhao, S.; Wei, Q.; Zhang, J.; Qi, Z. Q.; Belmonte, E. R. (1999-03-15). “Phosphorylase phosphatase: new horizons for an old enzyme”. Frontiers in Bioscience: A Journal and Virtual Library 4: D270–285. doi:10.2741/lee. ISSN 1093-9946. PMID 10077543.
- ^ Wang, Yuepeng; Zheng, Xiaoyu Rayne; Riddick, Nadeene; Bryden, Meredith; Baur, Wendy; Zhang, Xin; Surks, Howard K. (2009-02-27). “ROCK isoform regulation of myosin phosphatase and contractility in vascular smooth muscle cells”. Circulation Research 104 (4): 531–540. doi:10.1161/CIRCRESAHA.108.188524. ISSN 1524-4571. PMC 2649695. PMID 19131646.
- ^ a b Khromov, Alexander S.; Momotani, Ko; Jin, Li; Artamonov, Mykhaylo V.; Shannon, John; Eto, Masumi; Somlyo, Avril V. (2012-06-15). “Molecular mechanism of telokin-mediated disinhibition of myosin light chain phosphatase and cAMP/cGMP-induced relaxation of gastrointestinal smooth muscle”. The Journal of Biological Chemistry 287 (25): 20975–20985. doi:10.1074/jbc.M112.341479. ISSN 1083-351X. PMC 3375521. PMID 22544752.
- ^ Somlyo, Andrew P.; Somlyo, Avril V. (November 10, 1999). “Signal Transduction by G-Proteins, Rho-Kinase and Protein Phosphatase to Smooth Muscle and Non-Muscle Myosin II”. Journal of Physiology 522 (2): 177–85. doi:10.1111/j.1469-7793.2000.t01-2-00177.x. PMC 2269761. PMID 10639096.
- ^ a b Gong, M. C.; Fuglsang, A.; Alessi, D.; Kobayashi, S.; Cohen, P.; Somlyo, A. V.; Somlyo, A. P. (1992-10-25). “Arachidonic acid inhibits myosin light chain phosphatase and sensitizes smooth muscle to calcium”. The Journal of Biological Chemistry 267 (30): 21492–21498. ISSN 0021-9258. PMID 1328235.
- ^ Feng, J.; Ito, M.; Kureishi, Y.; Ichikawa, K.; Amano, M.; Isaka, N.; Okawa, K.; Iwamatsu, A. et al. (1999-02-05). “Rho-associated kinase of chicken gizzard smooth muscle”. The Journal of Biological Chemistry 274 (6): 3744–3752. doi:10.1074/jbc.274.6.3744. ISSN 0021-9258. PMID 9920927.
- ^ Aguilar, Hector; Mitchell, B.F. (May 7, 2010). “Physiological Pathways and Molecular Mechanisms Regulating Uterine Contractility”. Human Reproduction Update 16 (6): 725–44. doi:10.1093/humupd/dmq016. PMID 20551073.
- 1 ミオシン軽鎖ホスファターゼとは
- 2 ミオシン軽鎖ホスファターゼの概要
- 3 機構
- 4 関連文献
- 5 関連項目
- ミオシン軽鎖ホスファターゼのページへのリンク
