ホスホリパーゼC

ホスホリパーゼC（PLC）は、リン脂質のリン酸エステル結合を加水分解する酵素群の総称であり、細胞生理学、特にシグナル伝達において重要な役割を果たしています。真核生物の細胞において、細胞膜のリン脂質を分解し、セカンドメッセンジャーを生成することで、細胞外からの刺激を細胞内に伝える役割を担っています。

哺乳類におけるPLCの多様性

哺乳類では、13種類のPLCが同定されており、その構造に基づいて6つの主要なアイソタイプ（β, γ, δ, ε, ζ, η）に分類されます。これらのアイソタイプは、それぞれ異なる調節機構や組織分布を示し、細胞内シグナル伝達の多様性を支えています。

β (PLCB): PLCB1, PLCB2, PLCB3, PLCB4
γ (PLCG): PLCG1, PLCG2
δ (PLCD): PLCD1, PLCD3, PLCD4
ε (PLCE): PLCE1
η (PLCH): PLCH1, PLCH2
ζ (PLCZ): PLCZ1
phospholipase C-like: PLCL1, PLCL2

PLCの活性化

PLCは、細胞膜上の特定の受容体を介して活性化されます。主な活性化経路としては、Gαqサブユニットと共役したGタンパク質共役受容体（GPCR）を介したものが挙げられます。

Gαq共役GPCRの例:

5-HT2セロトニン受容体
α1アドレナリン受容体
κオピオイド受容体
カルシトニン受容体
H1ヒスタミン受容体
代謝型グルタミン酸受容体, Group I
M1, M3, M5ムスカリン性アセチルコリン受容体
脳下垂体前葉の甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン受容体

これらの受容体が活性化されると、Gαqが活性化され、それがPLCを活性化します。

また、Gαq以外の経路でもPLCは活性化されることが知られています。

MAPキナーゼ経路: PDGFやFGFなどの成長因子による刺激によって活性化されます。
ヘテロ三量体Gタンパク質のβγ複合体: 成長ホルモン放出ホルモンによる成長ホルモン放出のマイナー経路として関与します。

PLCの作用機序

PLCは、細胞膜リン脂質の一種であるホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸（PIP2）を切断し、ジアシルグリセロール（DAG）とイノシトール1,4,5-トリスリン酸（IP3）を生成します。

ジアシルグリセロール（DAG）: 細胞膜に留まり、プロテインキナーゼC（PKC）を活性化します。PKCは、細胞内シグナル伝達経路において重要な役割を果たす酵素で、様々な細胞機能を調節します。
イノシトール1,4,5-トリスリン酸（IP3）: 細胞質ゾルに放出され、小胞体（ER）上のIP3受容体に結合します。この結合により、小胞体から細胞質ゾルへとカルシウムイオン（Ca2+）が放出され、細胞内カルシウム濃度が上昇します。細胞内カルシウム濃度の上昇は、様々な細胞応答を引き起こす重要なシグナルとして機能します。

カルシウムイオンとDAGの協調的な作用は、PKCを活性化し、さらなるタンパク質のリン酸化を介して、細胞の活動を変化させます。このシグナル伝達経路は、味覚や細胞増殖の調節など、多岐にわたる生理機能に関与しています。

その他の生物におけるPLC

PLCは、細菌やトリパノソーマなどの他の生物でも同定されています。

ホスホイノシチドホスホリパーゼC (EC 3.1.4.11): 真核生物、特に哺乳類に多く見られる主要な形。
亜鉛依存性ホスホリパーゼC (EC 3.1.4.3): α毒素を含む細菌酵素ファミリー。
ホスファチジルイノシトールジアシルグリセロールリアーゼ (EC 4.6.1.13): 細菌の酵素。
グリコシルホスファチジルイノシトールジアシルグリセロールリアーゼ (EC 4.6.1.14): トリパノソーマの酵素。

結論

ホスホリパーゼCは、細胞シグナル伝達において中心的な役割を果たす重要な酵素群です。その多様性と複雑な調節機構は、細胞が外部からの刺激に適切に応答するために不可欠です。PLCの研究は、細胞生理学の理解を深めるだけでなく、様々な疾患の治療法の開発にもつながることが期待されています。

関連情報

PLCG1
PLCG2
ホスホリパーゼC - 脳科学辞典

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