αII-スペクトリン(αII-spectrin)、スペクトリンα2(spectrin α2)またはSPTAN1(spectrin alpha, non-erythrocytic 1)は、ヒトではSPTAN1遺伝子にコードされるタンパク質である[5][6][7]。αII-スペクトリンはさまざまな組織で発現しており、心筋のZ線構造、コスタメア(英語版)、筋鞘で高度に発現している。αII-スペクトリンの変異は早期乳児てんかん性脳症(EIEE、発達性てんかん性脳症(DEE)、大田原症候群)5と関係しており、αII-スペクトリンはギラン・バレー症候群と乳児の先天性心疾患のバイオマーカーとして有用である可能性がある。
概要 SPTAN1, PDBに登録されている構造 ...
閉じる
αII-スペクトリンは選択的スプライシングが行われることが記載されており、複数の転写産物バリアントが生じる。具体的には、心筋細胞(英語版)では4種類のスプライスバリアントが同定されている[8][9]。主に赤血球に存在するαI-スペクトリンとは異なり[10]、αII-スペクトリンはほとんどの組織で発現している。αII-スペクトリンは心筋では筋細胞のZ線構造、コスタメア、筋鞘に存在し[11][12][13]、心臓線維芽細胞では細胞骨格ネットワークの表面に沿って存在している[14]。αII-スペクトリンはβII-スペクトリン(英語版)とのヘテロ二量体として存在するのが最も一般的であり、二量体は自己重合してヘテロ四量体を形成する[5][15][16]。
スペクトリンは広範囲に分布する細胞骨格タンパク質で、アクチンの架橋、細胞接着、細胞間コミュニケーション、細胞周期の調節に関与する[17][18][19]。心筋におけるαII-スペクトリンの役割はあまり理解されていないが、筋鞘下のドメインの組織化と、連続的な心筋収縮と関係したストレスに対する筋鞘の安定化に関与していると考えられている[16]。αII-スペクトリンの機能的多様性は4種類のスプライスバリアントから明らかである。1つ目はαII-cardi+と呼ばれる心臓特異的バリアントで、21番目のスペクトリンリピートに21アミノ酸が挿入されている。挿入はβ-スペクトリンに対する結合親和性を調節し、筋細胞の成長と分化を調節している[8]。2つ目のバリアントはSH3i+と呼ばれるもので、10番目のスペクトリンリピートに20アミノ酸が挿入されている。プロテインキナーゼAとプロテインキナーゼC(英語版)によるリン酸化部位を含み、スペクトリンのCa2+依存的切断とタンパク質間相互作用を調節する[20]。3つ目は15番目のスペクトリンリピートに5アミノ酸が挿入されており、挿入部位は抗原性の高いエピトープやp53のアンキリン様p53結合タンパク質に対する結合部位と類似している[8][21]。4つ目は21番目のスペクトリンリピートに6アミノ酸が挿入されており、その機能は明らかにされていない[11][22]。
アンジオテンシンIIによって誘導される心臓のリモデリングに応答して、心臓線維芽細胞でαII-スペクトリンの遺伝子発現がアップレギュレーションされることが示されている[23]。
疾患と損傷の動物モデルからは、αII-スペクトリンが多様な機能に関与していることが示唆されている。超低体温循環停止のイヌモデルでは、αII-スペクトリンの分解産物が心臓手術後の神経損傷と関連したマーカーであることが示されている[24]。
SPTAN1遺伝子の変異は、早期乳児てんかん性脳症(EIEE、発達性てんかん性脳症(DEE)、大田原症候群)5の原因となる[25]。
αII-スペクトリンは、先天性心疾患を抱える乳児で脳の壊死とアポトーシスのバイオマーカーとしての有用性が示されている。αII-スペクトリンの分解産物は、開心術周術期と術後の新生児の血清中に検出される[26]。ギラン・バレー症候群の患者の脳脊髄液では、αII-スペクトリンのタンパク質レベルの上昇が検出される[27]。
αII-スペクトリン(SPTAN1)は次に挙げる因子と相互作用することが示されている。
Leto, T. L.; Fortugno-Erikson, D.; Barton, D.; Yang-Feng, T. L.; Francke, U.; Harris, A. S.; Morrow, J. S.; Marchesi, V. T. et al. (1988). “Entrez Gene: SPTAN1 spectrin, alpha, non-erythrocytic 1 (alpha-fodrin)”. Molecular and Cellular Biology 8 (1): 1–9. doi:10.1128/MCB.8.1.1. PMC 363070. PMID 3336352. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC363070/. “Brain and muscle express a unique alternative transcript of alphaII spectrin”. Biochemistry 38 (48): 15721–30. (Nov 1999). doi:10.1021/bi991458k. PMID 10625438. “Mapping the human erythrocyte beta-spectrin dimer initiation site using recombinant peptides and correlation of its phasing with the alpha-actinin dimer site”. The Journal of Biological Chemistry 271 (12): 6636–44. (Mar 1996). doi:10.1074/jbc.271.12.6636. PMID 8636080. “Not just a plasma membrane protein: in cardiac muscle cells alpha-II spectrin also shows a close association with myofibrils”. Journal of Muscle Research and Cell Motility 25 (2): 119–26. (2004). doi:10.1023/b:jure.0000035892.77399.51. PMID 15360127. “Alpha-spectrin in detergent-extracted whole-mount cytoskeletons of chicken embryo heart fibroblasts”. The Histochemical Journal 25 (9): 678–86. (Sep 1993). doi:10.1007/bf00157882. PMID 8226104. “The spectrin-associated cytoskeleton in mammalian heart”. Frontiers in Bioscience 10 (1–3): 3020–33. (1 September 2005). doi:10.2741/1759. PMID 15970557. “c-Src binds alpha II spectrin's Src homology 3 (SH3) domain and blocks calpain susceptibility by phosphorylating Tyr1176”. The Journal of Biological Chemistry 278 (9): 7735–41. (Feb 2003). doi:10.1074/jbc.M210988200. PMID 12446661. “Identification of a candidate human spectrin Src homology 3 domain-binding protein suggests a general mechanism of association of tyrosine kinases with the spectrin-based membrane skeleton”. J. Biol. Chem. 273 (22): 13681–92. (May 1998). doi:10.1074/jbc.273.22.13681. PMID 9593709. “Human alpha spectrin II and the FANCA, FANCC, and FANCG proteins bind to DNA containing psoralen interstrand cross-links”. Biochemistry 40 (24): 7025–34. (June 2001). doi:10.1021/bi002917g. PMID 11401546. “Human alpha spectrin II and the Fanconi anemia proteins FANCA and FANCC interact to form a nuclear complex”. J. Biol. Chem. 274 (46): 32904–8. (November 1999). doi:10.1074/jbc.274.46.32904. PMID 10551855. “Nonerythroid alphaII spectrin is required for recruitment of FANCA and XPF to nuclear foci induced by DNA interstrand cross-links”. J. Cell Sci. 116 (Pt 5): 823–35. (March 2003). doi:10.1242/jcs.00294. PMID 12571280. “Interaction of the C-terminal domain of delta glutamate receptor with spectrin in the dendritic spines of cultured Purkinje cells”. Neurosci. Res. 34 (4): 281–7. (September 1999). doi:10.1016/s0168-0102(99)00061-9. PMID 10576550. “Plectin and IFAP-300K are homologous proteins binding to microtubule-associated proteins 1 and 2 and to the 240-kilodalton subunit of spectrin”. J. Biol. Chem. 262 (3): 1320–5. (January 1987). PMID 3027087. “Synaptic scaffolding proteins in rat brain. Ankyrin repeats of the multidomain Shank protein family interact with the cytoskeletal protein alpha-fodrin”. J. Biol. Chem. 276 (43): 40104–12. (October 2001). doi:10.1074/jbc.M102454200. PMID 11509555.