チトクロームb-245、アルファポリペプチド

チトクロームb-245軽鎖は、ヒトではスーパーオキシド産生と食作用に関与するCYBA遺伝子によってコードされるタンパク質です。

シトクロムb-245は、軽鎖（アルファ）と重鎖（ベータ）で構成されています。この遺伝子は、食細胞の殺菌性オキシダーゼシステムの主要なコンポーネントとして提案されている、光、アルファサブユニットをエンコードします。この遺伝子の突然変異は、常染色体劣性慢性肉芽腫性疾患（CGD）に関連しています。これは、活性化された食細胞がスーパーオキシドを生成できず、これらの細胞の殺菌活性に重要です。

発見

p22phoxタンパク質（食細胞オキシダーゼのphox）は、1987年にヒト好中球からシトクロムb-245mvを精製する際に初めて同定されました。数年前、スペクトル特性のためにシトクロムb558（cytb）とも呼ばれるこの低電位シトクロムbは、食細胞の殺菌性ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）オキシダーゼ複合体の主要成分として実証されました。 NADPHオキシダーゼ複合体の酸化還元要素であるCytbは、2つのサブユニットで構成される膜ヘテロダイマーです：p22phox（アルファまたはスモールサブユニットまたはcytbの軽鎖とも呼ばれます）およびgp91phox（2000年代にNOX2と改名）またはベータ重鎖または大きなサブユニット。ヒト前骨髄球性白血病細胞から構築されたcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、Parkos et al。 cytbの軽鎖に対応するcDNAを単離しました。 p22phoxの役割の重要性は、CYBAの変異によって引き起こされ、食細胞のcytb発現の欠如につながる常染色体劣性慢性肉芽腫性疾患の発見によって証明されました。

遺伝子

p22phoxタンパク質をコードするヒトCYBA遺伝子（OMIM番号233690）は、6エクソン、5イントロン、8.5 kbを含む16番染色体の長腕の位置24（16q24：88,643,288から88,651,084、OMIM 608508）にあります（図1 ）。 CYBAのプロモーター領域の更新には、TATA、CCACボックス、Sp1、インターフェロン、および核因子Bサイトが含まれます。 p22phox cDNAはラット血管平滑筋細胞（VSMC）にもクローン化され、ラット遺伝子がヒトおよびマウス遺伝子の両方と相同であることを示しました。 P22phoxヒトmRNAは0.8 kbで、さまざまな種類の細胞で構成的に発現しています。 P22phoxの発現はNOX2転写産物の発現とは関係がなく、両方のサブユニットが独立した転写プロセスを持っていることを示唆しています。

タンパク質の構造と機能

P22phoxは、195個のアミノ酸を含む膜貫通タンパク質であり、分子量は22.0 kDaです。これは、1：1複合体でNOX2およびNOX1、NOX3、NOX4と結合し、遍在する発現を示します。 p22phoxの主な生理学的役割は、活性酸素種（ROS）を生成するために、NOX酵素（NOX1–4）で形成されるヘテロダイマーの成熟と安定化に寄与することです。後期小胞体におけるNOXとp22phoxの結合は、ヘテロダイマーがNOX4の核小胞やNOX1、2、3の場合の原形質膜などの特定の膜コンパートメントに局在するための前提条件のようです。 NOXとの相互作用のp22phoxが強調表示されています。遺伝子配列から推定されるp22phoxのハイドロパシープロファイルは、少なくとも2回（おそらく3回または4回）の膜貫通に適合します。しかし、最も可能性が高いのは、p22phoxのN末端とC末端の両方の細胞質ゾル位置と互換性があるため、2つまたは4つの膜貫通モデルです。 p22phoxのC末端のポリプロリンが豊富な領域（PRR）（K149からE162配列）には、食細胞のNADPHオキシダーゼアセンブリ中にp47phoxのSH3（SRCホモロジー3）ドメインと相互作用するコンセンサスモチーフPxxPが含まれています。このPRRリッチシーケンスは、NADPHオキシダーゼ（NOX1、NOX2、およびNOX3）の活性化中に、非食細胞で発現するp47phoxのサイトゾルオーガナイザーNOXO1ホモログとも相互作用します。 p22phoxのPRR領域に近いThr147のリン酸化は、食細胞におけるp47phoxの結合を促進することにより、NADPHオキシダーゼ活性を高めます。食細胞中のNOX2-p22phox（またはcytb）によって生成されるROSは殺菌剤であり、感染中に微生物を殺すことができます。 NOX2に関連するP22phoxは、脳、特にミクログリアでも見られます。これらの細胞による無秩序なROS産生は、変性疾患の病理学的プロセスに関与しています。 P22phoxは、いくつかの細胞および組織でNOX1、NOX3、およびNOX4と関連している可能性がありますが、ROSの産生レベルは、cytbによって食細胞で産生されるレベルよりもはるかに低くなっています。この場合、ROSは毒性物質ではなく、シグナル伝達物質と見なされます。 NOX酵素による過剰なROS生成は、アテローム性動脈硬化症や高血圧などの心血管疾患、糖尿病、神経変性疾患、虚血/再灌流障害などのさまざまな疾患に関連しています。 p22phoxが機能することを必要とするNOX1、NOX2、およびNOX4は、組織、特に血管細胞におけるROSの重要な寄与因子です。したがって、p22phoxの過剰発現による酸化ストレスの増加は、特定のNOXファミリーのメンバーに機能的に特徴付けられていないが、NOXによるROS生産の変動は、このような疾患のリスクに影響を与える可能性がある。

突然変異の臨床的関連性

それぞれp22phoxまたはNOX2をコードするCYBAまたはCYBBの変異は、両方のケースでcytbが存在しないため、慢性肉芽腫性疾患を引き起こします。これは、両方のサブユニットの合成がcytbの成熟に不可欠であることを意味します。 CGDは、食細胞が感染中に病原体を殺すことができないまれな遺伝性疾患です。患者は小児期の初期に重度で再発性の感染症に苦しみます。実際、主な治療法は抗生物質と抗真菌薬の予防です。同種骨髄移植が可能であり、遺伝子治療は現在開発中です。最も頻繁なCGDの形態は、CYBBの変異によって引き起こされるXリンクCGDです（症例の60％）。 p22phoxをコードするCYBA遺伝子の変異は非常にまれ（約6％）であり、AR-CGD220に至ります。ただし、トルコ、チュニジア、モロッコ、ヨルダンなどの国では、血族関係が高いため、ARの相続が優勢な形態になります。 2010年現在、CYBAの55の異なる変異が特定されています。ほとんどのCYBA変異は、p22phox発現の欠如をもたらします（AR-CGD220）。非機能性p22phoxタンパク質の正常な発現をもたらす唯一のミスセンス変異は、p22phoxの潜在的な細胞質C末端テールに位置するPro156Gln（AR-CGD22 +）です。 p22phoxのPRRにおけるこの変異は、p22phoxとp47phox間の相互作用を破壊し、好中球のオキシダーゼ活性化におけるこのドメインの重要性を確認しました。 p22phoxは遍在し、さまざまなNOXに関連付けられているため、CGD患者は組織でのp22phox発現の欠如の結果に苦しむことは論理的です。しかし、それは明らかではありません。 1つの可能性は、食細胞以外の細胞および組織にp22phoxおよび/またはNOXが存在しないことを、人間が補償できる可能性があることです。 AR-CGD220フォームの希少性を考えると、このタイプのCGDの重症度に関する情報を確立することは困難です。残留ROS産生の存在とCGD患者の生存との関係が発見されています。 p22phoxの欠如につながるCYBA変異の場合、NOX2発現も存在せず、NADPHオキシダーゼ複合体の酸化還元要素であるシトクロムb558を無効にします。したがって、これらの突然変異は重度のX-CGDと同様に振る舞います。 CYBAのTyr121Hisミスセンス変異を伴うp22phox欠損マウス系統の分子および表現型の特性が記載されています。 p22phox欠乏は、CGDの臨床的および生物学的特性と、これらのマウスの重度のバランス障害をもたらします。 p22phoxの発現部位は内耳にあるため、p22phoxは前庭器官形成の制御に関与していると提案されています。さらに、頭部傾斜マウスにおけるNOX3の変異は、前庭の欠陥と関連していた。しかし、AR-CGD220患者は前庭機能障害に苦しんでいないため（個人データ）、NOX3機能に対するp22phoxのin vivoでの関連性は不明のままです。 1つの可能性は、人間の脳がバランスの欠陥を補償できる可能性があることです。 Matsumoto Eosinophilia Shinshu（MES）ラットでは、CYBAの機能喪失変異が自発性および重度の血液好酸球増加症の原因でした。これらのラットは、nmf333マウスのように、内耳の耳石漏出によるバランス障害に苦しんでいました。さらに、MESラットは、おそらく好酸球増多症のために、黄色ブドウ球菌感染に対する正常な自然免疫防御を保持していました。ただし、CYBA変異が好酸球増加症につながるメカニズムは不明のままです。

一塩基多型の臨床的関連性

CYBBとは異なり、CYBAは、ROS生成のレベルに影響を与える可能性がある比較的多数の単一ヌクレオチド多型（SNP）をサポートしています。これらのSNPは、主に高血圧、冠動脈疾患（CAD）、冠状動脈性心臓病（CHD）、脳虚血性疾患などの心血管疾患に関連していました。最も広く研究されている最初のC242T多型は、ATGから214位のエクソン4に位置し、Tyrの非保存的なHis72置換をもたらします。井上ら。最初に、C242多型のT対立遺伝子がCADに対して保護効果を持つ可能性があることを発見しました。細胞レベルでのROS生成に対するこの多型の影響のいくつかの証拠にもかかわらず、CYBA C242T多型と心血管疾患との関連は広く報告されていますが、結果は矛盾しています。単一のSNP分析は、CYBA関連研究間の矛盾を説明するかもしれません。ハプロタイプ分析などのグローバルなアプローチは、おそらく病気に対するCYBAの遺伝的多様性の影響を理解するためのより良いアプローチです。 CYBAバリアントと脂質代謝またはストレス酸化経路の遺伝子多型分析も非常に興味深いものです。ただし、これらの多型の影響に関する今後の調査では、調査中の患者数が十分な統計的検出力を提供することが重要です。さらに、外的要因の制御を含む遺伝学研究は非常に有益なはずです。最後に、2010年以降、C242T多型の9つの中国のメタ分析がCAD、高血圧アテローム性動脈硬化症または糖尿病、およびその合併症と虚血性脳血管疾患に関連して発表されました。これらのメタ分析の結果は議論の余地がありました。いくつかの要因がこれらのデータに影響を与える可能性があります：検索戦略、関連する研究の特定（出版バイアス）、十分なサンプリングを含む統計分析、調査対象集団における調査多型の有病率、および集団のタイプ（集団ベースかどうか） 、 例えば）。これらのメタ分析の結果は、より大きなサンプルで確認する必要があります。さらに、ゲノムワイド関連研究データに基づくメタ分析は、将来的に非常に興味深いものになります。

ノート