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細胞生理学 レポート⑤
(2017/11/10 の講義分)
2017/11/17
ゆきひろ
【細胞内シグナル伝達】
外からやってきた細胞外シグナル分子が受容体タ
ンパクに結合し、細胞内シグナルタンパク郡内で何か
が生化学的に受け渡されている。代謝タンパク、転写
調節タンパク、細胞骨格タンパク等のエフェクタータ
ンパクがそれを受け取り、実際の機能として出力され
る(図 1)。
細胞外からのシグナルにはイオンチャネル共役型
レセプター、G-タンパク共役型レセプター、酵素共役
型レセプターの 3 種類がある。
図 1
【シグナルの生化学的実態】
シグナル伝達は、リン酸化によるシグナルと GTP 結
合によるシグナルの二種類に大別される(図 2)。
シグナルを伝達する目的は、細胞内のタンパク量や
状態を変化させて細胞の持つ機能を変化させること
である。(ゆえに、リン酸化、脱リン酸化等のステッ
プを丸暗記したところでまったく意味がない。)
図 2
【リン酸化によるシグナル】
リン酸化によるシグナルでは、プロテインキナーゼ
によってリン酸化されることがトリガーとなってシ
グナルが出力され、プロテインホスファターゼによる
脱リン酸化によってシグナルが OFF になる。
【GTP 結合によるシグナル】
GTP結合によるシグナルでは GEFによって GDPと GTP
が交換されることがトリガーとなってシグナルが出
力され、GAP の GTP 活性化によって脱リン酸化されシ
グナルが OFF になる。
【シグナル伝達による細胞機能の変化】
細胞内シグナル伝達が行われてから細胞の挙動の
変化として出力されるまでの経路には反応速度的な
分類で二種類あり、素早い応答は数秒から数分で終わ
り、ゆっくりした応答は数時間から数日かかる。
素早い応答ではすでに合成済みのタンパクの活性
化、不活性化等の機能変化が行われており、ゆっくり
した応答ではタンパクが新たに合成されている(図 3)。
図 3
【リン酸化を検出する方法】
アミノ酸のリン酸化を検出する方法として、放射性
同位元素を使う方法と、モノクローナル抗体を使う方
法とがある。
【放射性同位元素を使う方法】
タンパク質のリン酸化を確認するため、生理活性物
質の刺激によってどのようなタンパク質のリン酸化
が誘導されるのかを観察して確かめるというもので
ある。放射性の P を細胞に取り込ませる実験が汎用さ
れる。この P が蛋白質に結合していく過程を放射能測
定やオートらジオグラフィなどで定量化または視覚
化する。例えば、32P でγ位のリン酸化が標識された
ATP を培養液中に添加し、特定のタンパク質を電気泳
動で分離し、オートラジオグラフィで P の結合量を観
察する。
細胞内におけるタンパク質の合成ではリボソーム
上で mRNA の情報に基づき指定のアミノ酸をペプチド
結合で連結していく。培養の際に標識アミノ酸を添加
することで、合成されたタンパク質に放射性アミノ酸
が組み込まれていくため、タンパク質を回収し放射能
を計測することで、その細胞におけるタンパク質合成
の変動を観察することができる。
【モノクローナル抗体を使う方法】
上の放射性同位元素を使う方法でも概ねほとんど
のリン酸化を検出することはできるが、行程が面倒な
ことと、放射性物質を扱うことで作業の中でどうして
も放射線に触れてしまうことは避けられない。したが
ってモノクローナル抗体が存在する場合(チロシンな
ど)は積極的に利用されている。
リン酸化チロシンは、認識する抗体(4G10 等)が発見
されており、ほとんどモノクローナル抗体を用いた検
出が採用されている。
リン酸化セリン、リン酸化スレオニンに関しては
Ser473 や Thr308 等の特別な場合にのみ対応したモノ
クローナル抗体は存在しているが、すべての場合に対
応しているわけではないので放射性同位元素を用い
た標識に頼らざるを得ないこともある。
【免疫系のシグナル伝達・獲得免疫・TCR シグナルと
BCR シグナル】
免疫には自然免疫と獲得免疫とがあり、獲得免疫で
は T 細胞と B 細胞があり、これらのシグナル伝達経路
はよく似ている(図 4)。
図 4
【免疫沈降法】
免疫沈降法とは、抗原と抗体の特異的な結合を利用
して溶液中から抗原をピンポイントで分離させる方
法である。免疫沈降で分離した抗原は SDS-PAGE やウ
エスタンブロッティングなどの方法で解する。
免疫沈降では、抗原を含む溶液に抗体を添加し、溶
液中で形成した抗原-抗体複合体を、ビーズに固相化
した protein A/G あるいは一次抗体のグロブリンに対
する抗体(二次抗体)に吸着させる(図 5)。
図 5
【参考文献・画像元 URL】
 Cell signaling:
http://www.open.edu/openlearn/ocw/mod/oucon
tent/view.php?id=2537&printable=1
 Intelligent Design, the best explanation of
Origins:
http://reasonandscience.heavenforum.org/t21
81-cell-communication-and-signaling-evidenc
e-of-design
 Cell signaling Technology:
https://www.cellsignal.com/

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細胞生理学 レポート5

  • 1. 細胞生理学 レポート⑤ (2017/11/10 の講義分) 2017/11/17 ゆきひろ 【細胞内シグナル伝達】 外からやってきた細胞外シグナル分子が受容体タ ンパクに結合し、細胞内シグナルタンパク郡内で何か が生化学的に受け渡されている。代謝タンパク、転写 調節タンパク、細胞骨格タンパク等のエフェクタータ ンパクがそれを受け取り、実際の機能として出力され る(図 1)。 細胞外からのシグナルにはイオンチャネル共役型 レセプター、G-タンパク共役型レセプター、酵素共役 型レセプターの 3 種類がある。 図 1 【シグナルの生化学的実態】 シグナル伝達は、リン酸化によるシグナルと GTP 結 合によるシグナルの二種類に大別される(図 2)。 シグナルを伝達する目的は、細胞内のタンパク量や 状態を変化させて細胞の持つ機能を変化させること である。(ゆえに、リン酸化、脱リン酸化等のステッ プを丸暗記したところでまったく意味がない。) 図 2 【リン酸化によるシグナル】 リン酸化によるシグナルでは、プロテインキナーゼ によってリン酸化されることがトリガーとなってシ グナルが出力され、プロテインホスファターゼによる 脱リン酸化によってシグナルが OFF になる。 【GTP 結合によるシグナル】 GTP結合によるシグナルでは GEFによって GDPと GTP が交換されることがトリガーとなってシグナルが出 力され、GAP の GTP 活性化によって脱リン酸化されシ グナルが OFF になる。 【シグナル伝達による細胞機能の変化】 細胞内シグナル伝達が行われてから細胞の挙動の 変化として出力されるまでの経路には反応速度的な 分類で二種類あり、素早い応答は数秒から数分で終わ り、ゆっくりした応答は数時間から数日かかる。 素早い応答ではすでに合成済みのタンパクの活性 化、不活性化等の機能変化が行われており、ゆっくり した応答ではタンパクが新たに合成されている(図 3)。
  • 2. 図 3 【リン酸化を検出する方法】 アミノ酸のリン酸化を検出する方法として、放射性 同位元素を使う方法と、モノクローナル抗体を使う方 法とがある。 【放射性同位元素を使う方法】 タンパク質のリン酸化を確認するため、生理活性物 質の刺激によってどのようなタンパク質のリン酸化 が誘導されるのかを観察して確かめるというもので ある。放射性の P を細胞に取り込ませる実験が汎用さ れる。この P が蛋白質に結合していく過程を放射能測 定やオートらジオグラフィなどで定量化または視覚 化する。例えば、32P でγ位のリン酸化が標識された ATP を培養液中に添加し、特定のタンパク質を電気泳 動で分離し、オートラジオグラフィで P の結合量を観 察する。 細胞内におけるタンパク質の合成ではリボソーム 上で mRNA の情報に基づき指定のアミノ酸をペプチド 結合で連結していく。培養の際に標識アミノ酸を添加 することで、合成されたタンパク質に放射性アミノ酸 が組み込まれていくため、タンパク質を回収し放射能 を計測することで、その細胞におけるタンパク質合成 の変動を観察することができる。 【モノクローナル抗体を使う方法】 上の放射性同位元素を使う方法でも概ねほとんど のリン酸化を検出することはできるが、行程が面倒な ことと、放射性物質を扱うことで作業の中でどうして も放射線に触れてしまうことは避けられない。したが ってモノクローナル抗体が存在する場合(チロシンな ど)は積極的に利用されている。 リン酸化チロシンは、認識する抗体(4G10 等)が発見 されており、ほとんどモノクローナル抗体を用いた検 出が採用されている。 リン酸化セリン、リン酸化スレオニンに関しては Ser473 や Thr308 等の特別な場合にのみ対応したモノ クローナル抗体は存在しているが、すべての場合に対 応しているわけではないので放射性同位元素を用い た標識に頼らざるを得ないこともある。 【免疫系のシグナル伝達・獲得免疫・TCR シグナルと BCR シグナル】 免疫には自然免疫と獲得免疫とがあり、獲得免疫で は T 細胞と B 細胞があり、これらのシグナル伝達経路 はよく似ている(図 4)。 図 4 【免疫沈降法】 免疫沈降法とは、抗原と抗体の特異的な結合を利用 して溶液中から抗原をピンポイントで分離させる方 法である。免疫沈降で分離した抗原は SDS-PAGE やウ エスタンブロッティングなどの方法で解する。 免疫沈降では、抗原を含む溶液に抗体を添加し、溶 液中で形成した抗原-抗体複合体を、ビーズに固相化 した protein A/G あるいは一次抗体のグロブリンに対 する抗体(二次抗体)に吸着させる(図 5)。 図 5 【参考文献・画像元 URL】  Cell signaling: http://www.open.edu/openlearn/ocw/mod/oucon tent/view.php?id=2537&printable=1  Intelligent Design, the best explanation of Origins: http://reasonandscience.heavenforum.org/t21 81-cell-communication-and-signaling-evidenc e-of-design  Cell signaling Technology: https://www.cellsignal.com/