微小管関連タンパク質

細胞生物学では、 微小管関連タンパク質 （ MAP ）は、細胞骨格の微小管と相互作用するタンパク質です。

関数

MAPは、微小管を構成するチューブリンサブユニットに結合して、その安定性を調節します。多種多様なMAPが多くの異なる細胞タイプで特定されており、幅広い機能を実行することがわかっています。これらには、微小管の安定化と不安定化、微小管の特定の細胞位置への誘導、微小管の架橋、微小管と細胞内の他のタンパク質との相互作用の媒介が含まれます。

細胞内では、MAPは微小管のチューブリン二量体に直接結合します。この結合は、重合チューブリンまたは解重合チューブリンのいずれかで発生する可能性があり、ほとんどの場合、微小管構造の安定化につながり、さらに重合を促進します。通常、チューブリンと相互作用するのはMAPのC末端ドメインであり、一方、N末端ドメインは細胞小胞、中間フィラメントまたは他の微小管と結合することができます。 MAP微小管結合は、MAPリン酸化により調節されています。これは、 微小管親和性調節キナーゼ（MARK）タンパク質の機能により達成されます。 MARKによるMAPのリン酸化により、MAPは結合した微小管から分離します。この剥離は、通常、微小管の不安定化に関連しており、微小管がばらばらになります。このようにして、MAPによる微小管の安定化は、リン酸化により細胞内で調節されます。

タイプ

私はMAP1タンパク質およびMAP2、MAP4とタウタンパク質を含むタイプIIを含むタイプ：数々の識別MAPは、大きく2つのカテゴリーに分けられています。

タイプI：MAP1

MAP1a （MAP1A）とMAP1b （MAP1B）は、MAP1ファミリーの2つの主要なメンバーです。それらは、他の多くのMAPとは異なるメカニズムである電荷相互作用を介して微小管に結合します。これらのMAPのC末端は微小管に結合しますが、N末端は細胞骨格または細胞膜の他の部分に結合して、細胞内の微小管の間隔を制御します。 MAP1ファミリーのメンバーは、神経細胞の軸索と樹状突起に見られます。

タイプII：MAP2、MAP4、およびtau

タイプII MAPは、哺乳類の神経細胞にのみ見られます。これらは最もよく研究されているMAPであり、MAP2とtau（MAPT）は神経細胞の異なる部分の構造の決定に関与し、MAP2は主に軸索の樹状突起とtauに見られます。これらのタンパク質には、保存されたC末端微小管結合ドメインと、外側に突出した可変N末端ドメインがあり、おそらく他のタンパク質と相互作用しています。 MAP2とタウは微小管を安定化し、したがって、新しいサブユニットの追加を優先して反応速度をシフトし、微小管の成長を加速します。 MAP2とタウの両方が、微小管プロトフィラメントの外側表面に結合することにより微小管を安定化することが示されています。単一の研究により、MAP2およびタウは、癌の治療に使用される薬物タキソールと同じチューブリンモノマーの部位の内部微小管表面に結合することが示唆されていますが、この研究は確認されていません。 MAP2は協調的に結合し、多くのMAP2タンパク質が単一の微小管に結合して安定化を促進します。タウには、神経細胞内の微小管の結束を促進する追加機能があります。

タウの機能は、アルツハイマー病の神経学的状態にリンクされています。アルツハイマー病患者の神経組織では、タウは異常な凝集体を形成します。この凝集したタウは、多くの場合、最も一般的には過剰なリン酸化により大幅に修飾されます。上記のように、MAPのリン酸化により、MAPが微小管から分離します。したがって、タウの過剰リン酸化は大規模な剥離を引き起こし、それが神経細胞の微小管の安定性を大幅に低下させます。微小管不安定性のこの増加は、アルツハイマー病の症状の主な原因の1つである可能性があります。

上記のMAPとは対照的に、MAP4（MAP4）は神経細胞だけに限定されず、ほぼすべてのタイプの細胞に見られます。 MAP2やタウと同様に、MAP4は微小管の安定化に関与しています。 MAP4は細胞分裂のプロセスにもリンクされています。

その他のMAPおよび命名の問題

古典的なMAPグループに加えて、微小管の長さに結合する新しいMAPが特定されています。これらには、STOP（MAP6とも呼ばれます）およびensconsin（MAP7とも呼ばれます）が含まれます。

さらに、成長中の微小管の先端に結合するプラストラッキングタンパク質も同定されています。これらには、EB1、EB2、EB3、p150Glued、ダイナミチン、Lis1、CLIP170、CLIP115、CLASP1、およびCLASP2が含まれます。

その機能が細胞分裂中に調査された別のMAPはXMAP215として知られています（「X」はアフリカツメガエルを表します）。 XMAP215は一般に微小管の安定化にリンクされています。有糸分裂中に、微小管の動的不安定性が約10倍上昇することが観察されています。これは、XMAP215のリン酸化が原因であり、これにより大惨事（微小管の急速な解重合）が起こりやすくなります。このように、MAPのリン酸化は有糸分裂に役割を果たします。

微小管の挙動に影響を与える他の多くのタンパク質、例えば、微小管を不安定化するカタストロフィン、それらを切断するカタニン、およびそれらに沿って小胞を輸送する多くのモータータンパク質があります。特定のモータータンパク質は、ATP加水分解を利用して貨物を輸送することが判明する前に、元々MAPとして指定されていました。一般に、これらのタンパク質はすべて、MAPの特徴であるチューブリンモノマーに直接結合しないため、「MAP」とは見なされません。 MAPは微小管に直接結合して、それらを安定化または不安定化し、他の微小管を含むさまざまな細胞成分にリンクします。