LDL受容体

LDL受容体ファミリー

LDL受容体ファミリーは、細胞表面に存在する多機能タンパク質のグループであり、LDL（低比重リポタンパク質）を含む様々なリガンドの細胞内への取り込みや、細胞内への情報伝達（シグナル伝達）に関与しています。このファミリーは10種類以上の分子から構成され、生物の体内で非常に重要かつ多様な役割を担っています。

その主な機能は以下の通りです。

リポタンパク質の認識による脂質輸送の制御
細胞へのシグナル伝達、特に発生期や神経系における情報伝達の調整
タンパク質分解酵素やその阻害剤など、細胞外マトリックスを構成する大きな生体分子の調節
ビタミンやステロイドホルモンといった重要な物質の輸送

構造

LDL受容体ファミリーを構成する分子は、共通していくつかの特徴的なドメイン（構造単位）を持っています。これらのドメインは、それぞれの機能を発揮するために特化した構造をしています。

細胞質内ドメイン: 細胞膜を貫通して細胞の内部に位置する部分です。特定のNPxY配列を含み、様々な細胞内タンパク質と結合することで、シグナル伝達の開始や、リガンドを取り込むための仕組み（エンドサイトーシス）を誘導する働きがあります。
細胞膜ドメイン: 細胞膜を一度だけ通り抜けている構造であり、受容体分子を細胞膜上に固定する役割を果たします。
O-結合糖ドメイン: 細胞膜ドメインに続き、細胞の外側に出ている部分の根元にあたるドメインです。
EGF前駆体相同ドメイン: 上皮成長因子（EGF）の前駆体と類似した構造を持つドメインです。システインを多く含むEGFリピートやYWTDドメインからなり、特にβ-プロペラ構造を形成する部分は、細胞内に取り込まれたリガンドがエンドソーム内で受容体から解離する過程に重要な役割を果たします。
リガンド結合ドメイン: 細胞の外側でリガンドと直接結合する部分です。約40アミノ酸残基からなり、6つのシステインが含まれており、ジスルフィド結合によって安定した立体構造を形成しています。カルシウムイオンも構造安定化に寄与すると考えられています。このドメインは、リポタンパク質に含まれるアポリポタンパク質B-100（apoB-100）やアポリポタンパク質E（apoE）など、特定の分子を認識します。

機能と発現調節

LDL受容体ファミリーは、後生動物に広く存在し、その細胞表面での発現量は細胞内のコレステロール濃度によって厳密に調節されています。例えば、細胞内のコレステロール濃度が高くなると受容体の発現は減少し、逆に低くなると発現が増加します。リポタンパク質の認識においては、LDLは主にapoB-100を、VLDLやIDLは主にapoEを介して受容体に結合します。

主要なファミリーメンバー

LDLR (low density lipoprotein receptor): apoB-100またはapoEを認識し、コレステロールを多く含むリポタンパク質を血液循環から肝臓へ輸送する主要な役割を担います。ただし、apoEの特定の分子種（apoE2）は認識しません。
VLDLR (very low density lipoprotein receptor) および apoER2 (apolipoprotein E receptor 2): LDLRと高い相同性を持ち、リポタンパク質の輸送に関与するほか、発生期の神経系構築、維持、再生、修復において、シグナル伝達を介した重要な機能を発揮します。Reelinなどのリガンドが結合すると、細胞内の情報伝達経路を活性化します。
LRP-1 (lipoprotein receptor related protein-1) および Megalin (LRP-2): 構造的に高い類似性を持つ分子です。LDLを肝臓や胎児へ輸送するとともに、タンパク質分解酵素など細胞外マトリックスの大きな分子を細胞内に取り込みます。LRP-1は様々なリガンドの代謝制御、神経突起成長、PDGFシグナル調節に関与します。Megalinは多様なリガンドと結合し、特に腎臓でのペプチド再吸収、ホルモンシグナル調節、ビタミン・ステロイド輸送、カルシウム恒常性、前頭部発生など、広範な機能を持つ重要な分子です。
* LRP-5 および LRP-6: 典型的なリガンド結合部位が少なく、主にシグナル伝達の仲介役として機能し、単独でのエンドサイトーシスは限定的と考えられています。LRP-6は炭疽菌毒素の細胞内取り込みに関与することが知られています。LRP-5はヘムとヘモペクシン複合体の細胞内取り込みに関わると報告されています。

LDL受容体ファミリーは、これらの多様なメンバーを通じて、脂質代謝、発生、神経機能、物質輸送など、生体の恒常性維持に不可欠な幅広いプロセスを支えています。

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