チロシン硫酸化

チロシン硫酸化とは

チロシン硫酸化（Tyrosine sulfation）は、タンパク質の翻訳後修飾の一種であり、タンパク質中のチロシン残基にスルホ基（-SO3H）が付加される反応を指します。この修飾は、主に細胞外へ分泌されるタンパク質や、細胞膜に存在する膜タンパク質の細胞外部分など、ゴルジ体を通過するタンパク質で観察されます。

発見の歴史

1954年にベッテハイムによって、ウシのフィブリノペプチドにおいて初めて発見されました。その後、他の動物や植物においても確認されましたが、原核生物や酵母では見られないことが特徴です。

機能

チロシン硫酸化は、タンパク質の機能に重要な役割を果たしていると考えられています。特に、タンパク質間の相互作用を強化する効果があることが分かっています。ヒトのタンパク質では、Gタンパク質共役受容体、血液凝固因子、セリンプロテアーゼインヒビター、細胞外マトリックスタンパク質、ホルモンなど、多岐にわたるタンパク質でこの修飾が確認されています。

硫酸化されたチロシンは、体内では安定な分子として存在し、尿中に排泄されます。また、硫酸化されたチロシンからスルホ基を取り除く酵素は、現在まで知られていません。

マウスを用いた研究では、チロシン硫酸化が、体重、繁殖力、出生後の生存率など、マウスの正常な生育に影響を与えることが示唆されています。

反応機構

チロシン硫酸化は、ゴルジ体内に存在する酵素であるチロシルプロテインスルホトランスフェラーゼ（TPST）によって触媒されます。この反応は、3'-ホスホアデノシン-5'-ホスホ硫酸（PAPS）というスルホ基の供与体から、チロシン残基の水酸基にスルホ基を転移させることで進行します。

硫酸化されるチロシン残基は、タンパク質の表面に露出しており、特に酸性アミノ酸残基に囲まれていることが多いです。TPSTには、TPST-1とTPST-2の2種類のアイソフォームが存在することが知られています。

制御

TPST遺伝子の発現に対する強力な転写制御の証拠は少ないものの、硫酸化チロシンは非常に安定であり、哺乳類が持つスルファターゼによって容易に分解されることはありません。このため、チロシン硫酸化は、生体内ではほぼ不可逆的な反応と考えられています。

硫酸化チロシンの検出

2006年、オクラホマ大学の研究グループは、硫酸化チロシンを特異的に検出できる抗体「PSG2」を開発しました。この抗体は、硫酸化されたチロシン配列に依存せず、非常に高い感度で硫酸化チロシンを検出できます。この抗体の開発により、硫酸化タンパク質の研究が大きく進展しました。

まとめ

チロシン硫酸化は、タンパク質の機能や相互作用、ひいては生物学的プロセスに重要な役割を果たす翻訳後修飾です。その複雑なメカニズムや制御機構の解明は、今後のタンパク質科学における重要な課題と言えるでしょう。

参考文献

Moore KL (2003). “The biology and enzymology of protein tyrosine O-sulfation”. J. Biol. Chem. 278 (27): 24243-6. doi:10.1074/jbc. R300008200. PMID 12730193.
Hoffhines AJ (2006). “Detection and purification of tyrosine-sulfated proteins using a novel anti-sulfotyrosine monoclonal antibody.”. J. Biol. Chem. 281 (49): 37877-87. PMID 17046811.

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