未分化リンパ腫キナーゼ(みぶんかリンパしゅキナーゼ、英: anaplastic lymphoma kinase、略称: ALK)は、ヒトではALK遺伝子によってコードされている酵素である[5][6]。ALK受容体型チロシンキナーゼやCD246としても知られる。
概要 ALK, PDBに登録されている構造 ...
ALK |
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PDBに登録されている構造 |
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PDB | オルソログ検索: RCSB PDBe PDBj |
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PDBのIDコード一覧 |
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2KUP, 2KUQ, 2XB7, 2XBA, 2XP2, 2YFX, 2YHV, 2YJR, 2YJS, 2YS5, 2YT2, 3AOX, 3L9P, 3LCS, 3LCT, 4ANL, 4ANQ, 4ANS, 4CCB, 4CCU, 4CD0, 4CLI, 4CLJ, 4CMO, 4CMT, 4CMU, 4CNH, 4CTB, 4CTC, 4DCE, 4FNW, 4FNX, 4FNY, 4FNZ, 4FOB, 4FOD, 4JOA, 4MKC, 4TT7, 4Z55, 5FTO, 5AAB, 5AAA, 5J7H, 5AA9, 5IUH, 5IUI, 5IMX, 5FTQ, 5A9U, 5IUG, 5AA8, 5AAC |
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識別子 |
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記号 | ALK, CD246, NBLST3, anaplastic lymphoma receptor tyrosine kinase, ALK receptor tyrosine kinase, ALK (gene), ALK1 |
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外部ID | OMIM: 105590 MGI: 103305 HomoloGene: 68387 GeneCards: ALK |
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オルソログ |
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種 | ヒト | マウス |
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Entrez | | |
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Ensembl | | |
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UniProt | | |
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RefSeq (mRNA) | | |
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RefSeq (タンパク質) | | |
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場所 (UCSC) | Chr 2: 29.19 – 29.92 Mb | Chr 2: 72.18 – 72.91 Mb |
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PubMed検索 | [3] | [4] |
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ウィキデータ |
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未分化リンパ腫キナーゼ(ALK)は、未分化大細胞リンパ腫(ALCL)細胞で1994年に発見された[5][7]。ALCLはt(2;5)(p23;q35)染色体転座によってNPM-ALK融合タンパク質が産生されるようになることで引き起こされる。このタンパク質は、ヌクレオフォスミン(英語版)(NPM)タンパク質のN末端部分にALKのキナーゼドメインが融合したものである。NPM部分が二量体化することで、ALKキナーゼドメインは恒常的に活性化される[5][7]。
ALKの全長タンパク質は1997年に2つのグループによって同定された[8][9]。推測アミノ酸配列からALKは新規受容体型チロシンキナーゼ(RTK)であること、細胞外のリガンド結合ドメイン、膜貫通ドメイン、細胞内のチロシンキナーゼドメインを持つことが明らかにされた[8][9]。ヒトALKのチロシンキナーゼドメインはインスリン受容体のものと高度に類似しているが、細胞外ドメインはRTKファミリー内で独特であり、2つのMAMドメイン(英語版)、LDLa(low-density lipoprotein receptor class A)ドメイン、グリシンリッチ領域を含んでいる[9][10]。全体的な相同性に基づくとALKはLTK(英語版)と密接に関連しており、インスリン受容体ともにRTKスーパーファミリー内のサブグループを形成している[8][9]。ヒトのALK遺伝子がコードするALKタンパク質は、1620アミノ酸、180 kDaである[8][9]。
哺乳類での発見以降、ALKのオルソログはいくつか同定されており、2001年にはキイロショウジョウバエDrosphila melanogasterでdAlkが[10]、2004年には線虫Caenorhabditis elegansでscd-2が[11]、2013年にはゼブラフィッシュDanio rerioでDrAlkがそれぞれ発見されている[12]。
ヒトのALK/LTK受容体のリガンドは2014年に同定された[13][14][15]。FAM150A(AUGβ)、FAM150B(AUGα)と呼ばれる2つの小さな分泌ペプチドは、ALKシグナル伝達を強力に活性化する。ALKを活性化するリガンドは、ショウジョウバエではJeb(Jelly belly)[16][17]、 C. elegansではHEN-1(hesitation behaviour 1)である[18]。ゼブラフィッシュや他の脊椎動物ではリガンドは未報告である[19]。
リガンドの結合後、全長のALK受容体は二量体化し、コンフォメーション変化を起こし、自身のキナーゼドメインを自己活性化し、そして他のALK受容体の特定のチロシン残基に対してトランスにリン酸化を行う。ALKのリン酸化残基はいくつかのアダプタータンパク質やその他の細胞内タンパク質をリクルートするための結合部位として機能する。リクルートされるタンパク質には、GRB2[20]、IRS1[20][21]、Shc(英語版)[20][22]、Src[23]、FRS2(英語版)[22]、PTPN11/Shp2[24]、PLCγ[21][25]、PI3K[21][26]、NF1(英語版)[27]が含まれる。その他、ALKの下流の標的として報告されているものとしては、FOXO3a[28]、CDKN1B/p27kip[29]、サイクリンD2、NIPA(英語版)[30][31]、RAC1[32]、CDC42(英語版)[33]、p130Cas(英語版)[34]、SHP1(英語版)[35]、PIKFYVE(英語版)[36]などがある。
リン酸化されたALKは、MAPK-ERK経路(英語版)、PI3K-AKT経路(英語版)、PLCγ経路、CRKL(英語版)-C3G(英語版)経路、JAK-STAT経路など複数の下流のシグナル伝達経路を活性化する[19][37]。
ALK受容体は細胞間コミュニケーションや神経系の正常な発生・機能に重要な役割を果たす[6]。この観察は、マウスの胚発生時にALKのmRNAが神経系中で広く発現していることに基づいている[8][9][38]。In vitroでの機能研究では、ALKの活性化によってPC12細胞(英語版)[22][39][40][41]や神経芽腫細胞株[21]の神経分化が促進されることが示されている。
ALKはショウジョウバエの胚発生に重要である。この受容体を欠くハエは、内臓筋の創始細胞を決定することができず致死となる[16][17][42]。一方で、ALKノックアウトマウスは神経発生やテストステロン産生に欠陥がみられるものの生存は可能であり、ALKは発生過程に必須ではないことが示唆される[43][44][45]。
ALKは網膜の軸索投射[46]、成長とサイズ[27][47]、神経筋接合部でのシナプスの形成[48][49]、エタノールに対する行動反応[50][51][52][53]、そして睡眠[54]を調節している。ALKは学習と長期記憶を制限して制約をかけており、ALK受容体の低分子阻害剤によって学習[27]と長期記憶[55]を改善し、また健康寿命を延ばすことができる[56]。ALKは低体重の候補遺伝子でもあり、遺伝的欠失は食事やレプチン変異による肥満に対する抵抗性をもたらす[57][注釈 1]。
ALK遺伝子は、他の遺伝子との融合遺伝子の形成、遺伝子コピー数の増加、遺伝子をコードするDNAの変異という3通りの方法でがん遺伝子となる場合がある[19][37]。
未分化大細胞リンパ腫
t(2;5)染色体転座は、未分化大細胞リンパ腫(ALCL)の約60%(ALK陽性未分化大細胞リンパ腫と稀な原発性皮膚未分化大細胞リンパ腫 [Primary cutaneous anaplastic large cell lymphoma])と関係している。転座はALK遺伝子とNPM遺伝子の融合遺伝子を作り出し、2番染色体(英語版)に由来するALK遺伝子の3'部分(触媒ドメインをコードする)が5番染色体(英語版)のNPM遺伝子の5'部分へ融合する。NPM-ALK融合遺伝子の産物は発がん性である。ALCL患者の一部ではALKの3'部分がTPM3(英語版)遺伝子の5'配列へ融合している。稀なケースでは、ALKの5'側の融合パートナーはTFG(英語版)、ATIC(英語版)、CLTC(英語版)、TPM4(英語版)、MSN、ALO17、MYH9(英語版)などとなっている[58]。
肺腺癌
EML4(英語版)-ALK融合遺伝子は、非小細胞肺癌(英語版)(NSCLC)の約3–5%の原因となっている。この症例の大部分は腺癌である。腫瘍中でこの遺伝子を検出する標準的な検査法は、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)である。近年、Roche Ventanaの免疫組織化学による変異の検査法が中国とEUで承認された[59]。ALK陽性肺がんは全ての年代の患者でみられるが、平均的には若い年代に多い傾向がある。ALK陽性肺がんは軽度喫煙者や非喫煙者でより一般的であるが、この病気の患者のかなりの数は喫煙者または元喫煙者である。NSCLCにおけるEML4-ALK再編成は排他的であり、EGFR変異型またはKRAS変異型の腫瘍ではみられない[60]。
ザーコリ(クリゾチニブ)はファイザーによって生産され、2011年8月26日に末期肺がん治療に対するFDAの承認を受けた[75]。ALK陽性肺がんの82人の患者で行われた第I相臨床試験の初期結果では、全奏効率は57%、8週間時点での病勢コントロール率は87%、6か月時点での無増悪生存率は72%であった。再発性または難治性ALK陽性ALCL患者では、クリゾチニブの客観的奏効率は65–90%、3年無増悪生存率は60–75%であった。最初の100日間の治療後、リンパ腫の再発は確認されていない。現時点では無期限で治療を継続する必要がある[76][77][78]。
セリチニブは、クリゾチニブ抵抗性または不耐容性のALK陽性NSCLC患者に対する治療が2014年4月にFDAによって承認された[79]。
エヌトレクチニブ(英語版)(RXDX-101)は、Ignytaによって開発された選択的チロシンキナーゼ阻害薬で、全てのTrk受容体(英語版)(NTRK)、ROS1(英語版)、ALKに対してnM濃度で特異性を示す。STARTRK-2と呼ばれる国際的な多施設非盲検第II相試験において、ROS1/NTRK/ALK遺伝子再編成を有する患者での薬剤の試験が行われている[80]。
出典
“Hyperphosphorylation of a novel 80 kDa protein-tyrosine kinase similar to Ltk in a human Ki-1 lymphoma cell line, AMS3”. Oncogene 9 (6): 1567–74. (June 1994). PMID 8183550.
“Molecular characterization of ALK, a receptor tyrosine kinase expressed specifically in the nervous system”. Oncogene 14 (4): 439–49. (January 1997). doi:10.1038/sj.onc.1200849. PMID 9053841.
“ALK, the chromosome 2 gene locus altered by the t(2;5) in non-Hodgkin's lymphoma, encodes a novel neural receptor tyrosine kinase that is highly related to leukocyte tyrosine kinase (LTK)”. Oncogene 14 (18): 2175–88. (May 1997). doi:10.1038/sj.onc.1201062. PMID 9174053.
“Mechanistic insight into ALK receptor tyrosine kinase in human cancer biology”. Nature Reviews. Cancer 13 (10): 685–700. (October 2013). doi:10.1038/nrc3580. PMID 24060861.
“ALK receptor tyrosine kinase promotes cell growth and neurite outgrowth”. Journal of Cell Science 117 (Pt 15): 3319–29. (July 2004). doi:10.1242/jcs.01183. PMID 15226403.
“Nucleophosmin-anaplastic lymphoma kinase of anaplastic large-cell lymphoma recruits, activates, and uses pp60c-src to mediate its mitogenicity”. Blood 103 (4): 1464–71. (February 2004). doi:10.1182/blood-2003-04-1038. PMID 14563642.
“NPM-ALK fusion kinase of anaplastic large-cell lymphoma regulates survival and proliferative signaling through modulation of FOXO3a”. Blood 103 (12): 4622–9. (June 2004). doi:10.1182/blood-2003-03-0820. PMID 14962911.
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“Myoblast determination in the somatic and visceral mesoderm depends on Notch signalling as well as on milliways(mili(Alk)) as receptor for Jeb signalling”. Development 131 (4): 743–54. (February 2004). doi:10.1242/dev.00972. PMID 14757637.
“Behavioral and neurochemical alterations in mice deficient in anaplastic lymphoma kinase suggest therapeutic potential for psychiatric indications”. Neuropsychopharmacology 33 (3): 685–700. (February 2008). doi:10.1038/sj.npp.1301446. PMID 17487225.
“Anaplastic lymphoma kinase and leukocyte tyrosine kinase: functions and genetic interactions in learning, memory and adult neurogenesis”. Pharmacology, Biochemistry, and Behavior 100 (3): 566–74. (January 2012). doi:10.1016/j.pbb.2011.10.024. PMID 22079349.
“Identification of novel fusion partners of ALK, the anaplastic lymphoma kinase, in anaplastic large-cell lymphoma and inflammatory myofibroblastic tumor”. Genes, Chromosomes & Cancer 34 (4): 354–62. (August 2002). doi:10.1002/gcc.10033. PMID 12112524.
“ALK alterations in adult renal cell carcinoma: frequency, clinicopathologic features and outcome in a large series of consecutively treated patients”. Modern Pathology 25 (11): 1516–25. (November 2012). doi:10.1038/modpathol.2012.107. PMID 22743654.
“Identification of anaplastic lymphoma kinase fusions in renal cancer: large-scale immunohistochemical screening by the intercalated antibody-enhanced polymer method”. Cancer 118 (18): 4427–36. (September 2012). doi:10.1002/cncr.27391. PMID 22252991.
“ALK rearrangement in sickle cell trait-associated renal medullary carcinoma”. Genes, Chromosomes & Cancer 50 (3): 146–53. (March 2011). doi:10.1002/gcc.20839. PMID 21213368.
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“Pleiotrophin signaling through anaplastic lymphoma kinase is rate-limiting for glioblastoma growth”. The Journal of Biological Chemistry 277 (16): 14153–8. (April 2002). doi:10.1074/jbc.M112354200. PMID 11809760.
“Identification of anaplastic lymphoma kinase as a receptor for the growth factor pleiotrophin”. The Journal of Biological Chemistry 276 (20): 16772–9. (May 2001). doi:10.1074/jbc.M010660200. PMID 11278720.
Gambacorti-Passerini CB, Dilda I, Giudici G, Perego A, Pavesi F, Guerra L, et al. Clinical activity of crizotinib in advanced, chemoresistant ALK+ lymphoma patients. 2010 Annual Meeting of the American Society of Hematology. Orlando, Florida.
“Crizotinib in advanced, chemoresistant anaplastic lymphoma kinase-positive lymphoma patients”. Journal of the National Cancer Institute 106 (2): djt378. (February 2014). doi:10.1093/jnci/djt378. PMID 24491302.
注釈
2020年に発表された、Estonian Genome Center of the University of Tartu (EGCUT)バイオバンクの47,102人を対象としたゲノムワイド関連解析研究(GWAS)では、BMIの下位6%に位置する健常人のDNAと平均的健常人のDNAとの比較が行われた。この研究では、痩せと関係したALK遺伝子の遺伝的多型が同定された。次の段階として行われたマウスやショウジョウバエでの実験では、ALKホモログをノックアウトしたマウスは食事レベルは正常であるものの、幼時から成体になるまで脂肪や体重が少ないことが示された。ALKの阻害は、この遺伝子と関係したがんに対する化学療法として既に着目されているが、体重増加の防止の方法にもなる可能性がある。