EFハンド

EFハンド

EFハンドとは、タンパク質の立体構造に現れる、繰り返し単位であるモチーフの一つです。この特徴的な構造は、主に二つのアルファヘリックス（αヘリックス）と、それらを繋ぐ短いリンカーループから構成されています。二つのヘリックスは空間上でおよそ直交するような配置を取り、約12アミノ酸残基程度の長さを持つリンカーループによって連結されています。EFハンドの最も重要な機能の一つは、細胞内で重要な情報伝達物質であるカルシウムイオン（Ca²⁺）を特異的に結合する能力を持っている点です。このカルシウム結合活性を通じて、EFハンドモチーフを持つタンパク質は、細胞内の様々なシグナル伝達経路や生理機能の制御に関与しています。

EFハンドという名称は、かつて筋肉の弛緩に関与することが知られていたパルブアルブミンというタンパク質の研究に由来しています。パルブアルブミンは三つのEFハンドモチーフを持っており、構造解析が進む中で、その特徴的な形状と機能がEFおよびFという記号でラベル付けされた領域に対応していたことから、この名前が付けられました。この命名の経緯からも分かるように、EFハンドはカルシウム結合タンパク質の研究において初期に詳細が明らかにされた構造モチーフの一つです。

EFハンドモチーフは、私たちの体内で非常に多くの種類のタンパク質に見られます。例えば、細胞内のカルシウム信号伝達において中心的な役割を果たすカルモジュリンや、骨格筋や心筋の収縮・弛緩を制御するトロポニンCなどは、代表的なEFハンドモチーフ含有タンパク質です。これらのタンパク質は、カルシウムイオンの濃度変化を感知し、それに応じて自身の構造や機能を変化させることで、細胞応答や組織の働きを調節しています。

EFハンドモチーフのカルシウム結合能は、その特有のアミノ酸配列によって実現されています。特にリンカーループの部分はカルシウムイオンとの直接的な結合に関与しており、一般的に5つのアミノ酸残基が結合部位として機能します。この結合部位には、アスパラギン酸（Asp）やグルタミン酸（Glu）といった負電荷を帯びた酸性アミノ酸が高頻度で出現します。これらの側鎖がカルシウムイオンと静電的に相互作用することで、結合が安定化されます。さらに、ループの6番目の位置に存在するアミノ酸残基は、ループ全体の構造的な柔軟性を確保するために非常に重要であり、多くの場合、側鎖を持たない小さなアミノ酸であるグリシン（Gly）であることが構造的に要求されます。リンカーループを取り囲むように配置された二つのαヘリックスは、疎水性アミノ酸によって互いにしっかりと結合しています。これらの疎水性相互作用が、EFハンドモチーフ全体の安定した構造を維持するのに貢献しています。

EFハンド以外にも、タンパク質の中にはαヘリックスを用いてカルシウムイオンと結合するモチーフが存在します。例えば、細菌の分泌タンパク質などで見られるドッケリンドメインなどが知られており、これらの構造モチーフも多様な生物機能に関わっています。

EFハンドモチーフの研究は、タンパク質の構造と機能の関係を理解する上で重要な貢献をしてきました。カルシウム結合タンパク質の構造、機能、そして細胞内での役割を解明することは、様々な疾患のメカニズム理解や創薬研究にもつながっています。EFハンドの存在は、細胞がどのように環境の変化、特にカルシウムイオンの変動を感知し、それに応じて巧妙な応答を遂行しているかを示す好例と言えるでしょう。

もう一度検索