アグレカン

軟骨特異的プロテオグリカンコアタンパク質 （CSPCP）またはコンドロイチン硫酸プロテオグリカン1としても知られている アグリカン（ACAN）は、ヒトではACAN遺伝子によってコードされるタンパク質です。この遺伝子は、レチカン（コンドロイチン硫酸プロテオグリカン）ファミリーのメンバーです。エンコードされたタンパク質は、軟骨組織の細胞外マトリックスの不可欠な部分であり、軟骨の圧縮に耐えます。

アグリカンはプロテオグリカン、または大きな炭水化物で修飾されたタンパク質です。タンパク質のヒト型は2316アミノ酸長であり、選択的スプライシングにより複数のアイソフォームで発現できます。

構造

アグリカンは高分子量（1x106 M 3x106）プロテオグリカンです。コンドロイチン硫酸およびケラタン硫酸グリコサミノグリカン（GAG）鎖が拡張タンパク質コアに結合しているボトルブラシ構造を示します。

アグリカンの分子量は2,500 kDa以上です。コアタンパク質（約300 kDa）には、約100個のGAG鎖が付着しています。

アグリカンは、N末端の2つの球状構造ドメイン（G1およびG2）とC末端の1つの球状ドメイン（G3）で構成され、GAGで大幅に変更された大きな拡張ドメイン（CS）で区切られています。 （N-G1-G2-CS-G3-C）2つの主要なモディファイア部分は、それ自体がコンドロイチン硫酸とケラタン硫酸領域という異なる領域に配置されています。

3つの球状ドメイン、G1、G2、およびG3は、凝集、ヒアルロン酸結合、細胞接着、および軟骨細胞アポトーシスに関与しています。

II型コラーゲンとともに、アグリカンは軟骨、特に関節軟骨の主要な構造成分を形成します。

アグリカンファミリーには、PG-M、ニューロカン、ブレビカン、および細胞表面HA受容体CD44とも呼ばれるバーシカンなどの他の重要なメンバーが含まれます。それらは、EGF様ドメイン、炭水化物認識ドメイン（CRD）、補体結合タンパク質（CBP）様ドメイン、免疫グロブリンの折りたたみ、プロテオグリカンタンデムリピートなどの構造モチーフの組み合わせを含むモジュラープロテオグリカンです。

関数

アグリカンは、軟骨構造と関節の機能にとって重要な成分です。

機能的には、G1ドメインはヒアルロン酸と相互作用してタンパク質を結合し、細胞外マトリックスに安定した三元複合体を形成します。 G2は、G1およびリンクタンパク質のタンデムリピートと相同であり、製品処理に関与しています。 G3はコアタンパク質のカルボキシル末端を構成しています。グリコサミノグリカンの修飾と製品の分泌を促進します。アグリカンは、ヒアルロン酸と結合する能力を介して、軟骨細胞-軟骨細胞および軟骨細胞-マトリックス相互作用の媒介に重要な役割を果たします。

アグリカンは、椎間板と軟骨に圧縮荷重に耐える能力を提供します。ローカライズされた高濃度のアグリカンは、正常な組織機能に必要な浸透特性を提供し、GAGは組織の圧縮荷重に対抗する膨張圧力を生成します。この機能的能力は、組織の細胞外マトリックスに存在する高GAG /アグリカン濃度に依存しています。ディスクでは、アグリカン濃度は20代にピークに達し、その後低下し、その後数十年にわたってアグリカン分解産物がゆっくりと蓄積します。これにより、ディスクは年齢とともに硬くなり、弾力性が低下します。

アグリカンはまた、脳内のニューロン間の細胞外空間の組織化において重要な役割を果たします。リンクタンパク質とテネイシンとの相互作用により、アグリカンはヒアルロン酸に結合し、細胞表面に大きな凝集複合体を形成します。

臨床的な意義

アグリカンの合成と分解は、関節の損傷、病気、老化時の軟骨の劣化における役割について調査されています。

N末端球状ドメイン間のリンカードメインは、球状間ドメインと呼ばれ、タンパク質分解に対して非常に敏感です。このような劣化は、関節炎の発症に関連しています。アグリカンを分解できるプロテアーゼはアグリカナーゼと呼ばれ、ADAM（Disintegrin And Metalloprotease）タンパク質ファミリーのメンバーです。

変性関節疾患は、重大な社会的および経済的影響をもたらす有病率の主要な原因です。変形性関節症の特徴は、関節軟骨のゆっくりと進行する劣化と、滑膜および関節嚢の線維化です。関節軟骨には重量で最大10％のプロテオグリカンが含まれており、そのほとんどはアグリカンであり、その損失は病気の初期兆候です。