チオレドキシン

チオレドキシン（thioredoxin）は、全ての生物に存在する低分子量の酸化還元タンパク質である。様々な生命反応において重要な役割を担っている。

チオレドキシン
識別情報
KEGG	C00342 C00343 (ジスルフィド型)
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

TXN
PDBに登録されている構造 PDB オルソログ検索: RCSB PDBe PDBj PDBのIDコード一覧 4TRX, 1AIU, 1AUC, 1CQG, 1CQH, 1ERT, 1ERU, 1ERV, 1ERW, 1MDI, 1MDJ, 1MDK, 1TRS, 1TRU, 1TRV, 1TRW, 2HSH, 2HXK, 2IFQ, 2IIY, 3E3E, 3KD0, 3M9J, 3M9K, 3QFA, 3QFB, 3TRX, 4LL1, 4LL4, 4OO4, 4OO5, 4POK, 4POL, 4POM, 4PUF, 5DQY
識別子
記号	TXN, TRDX, TRX, TRX1, thioredoxin, Trx80
外部ID	OMIM: 187700 MGI: 98874 HomoloGene: 128202 GeneCards: TXN
遺伝子の位置 (ヒト) 染色体 9番染色体 (ヒト)[1] バンド データ無し 開始点 110,243,810 bp[1] 終点 110,256,507 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス) 染色体 4番染色体 (マウス)[2] バンド データ無し 開始点 57,943,373 bp[2] 終点 57,956,411 bp[2]
RNA発現パターン さらなる参照発現データ
遺伝子オントロジー 分子機能 • protein-disulfide reductase activity • oxidoreductase activity, acting on a sulfur group of donors, disulfide as acceptor • 血漿タンパク結合 • thioredoxin-disulfide reductase activity • protein-disulfide reductase (NAD(P)) activity • RNA結合 細胞の構成要素 • 細胞外領域 • エキソソーム • 細胞核 • 細胞質 • ミトコンドリア • 細胞質基質 • 核質 生物学的プロセス • activation of protein kinase B activity • positive regulation of protein kinase B signaling • nucleobase-containing small molecule interconversion • glycerol ether metabolic process • regulation of transcription, DNA-templated • 細胞間シグナル伝達 • negative regulation of transcription by RNA polymerase II • cell redox homeostasis • transcription, DNA-templated • positive regulation of peptidyl-serine phosphorylation • negative regulation of protein export from nucleus • response to radiation • positive regulation of DNA binding • negative regulation of hydrogen peroxide-induced cell death • 細胞増殖 • シグナル伝達 • protein repair • cellular oxidant detoxification • cellular response to oxidative stress 出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
種	ヒト	マウス
Entrez	7295	22166
Ensembl	ENSG00000136810	ENSMUSG00000028367
UniProt	P10599	P10639
RefSeq (mRNA)	NM_003329 NM_001244938	NM_011660
RefSeq (タンパク質)	NP_001231867 NP_003320	NP_035790
場所 (UCSC)	Chr 9: 110.24 – 110.26 Mb	Chr 9: 57.94 – 57.96 Mb
PubMed検索	[3]	[4]
ウィキデータ
閲覧/編集 ヒト 閲覧/編集 マウス

機能

チオレドキシンはヒトでは TXN 遺伝子にコードされている^[5]。ヒトの場合、チオレドキシン遺伝子の機能喪失型突然変異体は、胚発生初期の四細胞期の時点で既に致死である。作用機構は完全に解明されているわけではないが、チオレドキシンはヒトにおいて中枢的な役割を果たしており、特に活性酸素種（ROS）との反応に関連して医薬分野との結びつきが強くなりつつある。前述の通りチオレドキシンは既知の全ての生物に見られるが、中でも哺乳類では不可欠である^[6][7]。

植物においても、チオレドキシンは光合成から成長、花成、そして種子の形成と発芽に至るまで、多彩で重要な機能を司っている。近年では細胞シグナリングにも関与することが報告されている^[8]。

作用機序

チオレドキシンは、他のタンパク質のシステイン残基が形成するジスルフィド結合の還元・切断を促進することで、抗酸化物質として機能する。アミノ酸配列のレベルでは、チオレドキシンは近接する2つのシステインからなる CXXC モチーフを持っていることで特徴付けられる。この2つのシステインはチオレドキシンの還元力の中核である。チオレドキシンはまたチオレドキシンフォールドと呼ばれる特徴的なフォールディング構造を持つ。他のタンパク質を還元した際、チオレドキシン自体は酸化され、自身のシステイン残基で分子内ジスルフィド結合を形成する。チオレドキシンは NADPH 依存性のフラビン酵素であるチオレドキシンジスルフィドレダクターゼによって還元され、再び還元力のある状態に保たれる^[9]。

チオレドキシンはペルオキシダーゼやリボヌクレオチドレダクターゼに対して電子供与体として働く^[10]。グルタレドキシンもチオレドキシンと似た機能を持っているが、この酵素は特定の還元酵素ではなくグルタチオンによって還元される。

• 酸化還元サイクルの概念図
• TrxR:チオレドキシン・ジスルフィド還元酵素
• FAD:フラボタンパク質
• S₂:ジスルフィド結合
• Se:セレニウム
• Trx-S₂:チオレドキシンジスルフィド
• Trx-(SH)₂:チオレドキシン
• Protein:タンパク質等

相互作用

チオレドキシンは TXNIP（ThioredoXiN Interacting Protein ）^[11]、ASK1（Apoptosis Signal-regulating Kinase 1）^[12][13][14]、コラーゲンIα^[15]、そしてグルココルチコイド受容体^[16] など、様々なタンパク質と相互作用することが知られている。

脚注・参考文献

1. GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000136810 - Ensembl, May 2017
2. GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000028367 - Ensembl, May 2017
3. Human PubMed Reference:
4. Mouse PubMed Reference:
5. Wollman EE, d'Auriol L, Rimsky L, Shaw A, Jacquot JP, Wingfield P, Graber P, Dessarps F, Robin P, Galibert F (October 1988). “Cloning and expression of a cDNA for human thioredoxin”. J. Biol. Chem. 263 (30): 15506–12. PMID 3170595.
6. Holmgren A (1989). “Thioredoxin and glutaredoxin systems”. J Biol Chem 264 (24): 13963–6. PMID 2668278. http://www.jbc.org/cgi/reprint/264/24/13963.pdf.
7. Nordberg J, Arnér E (2001). “Reactive oxygen species, antioxidants, and the mammalian thioredoxin system”. Free Radic Biol Med 31 (11): 1287–312. doi:10.1016/S0891-5849(01)00724-9. PMID 11728801.
8. Meng, Ling; Wong, Joshua; Feldman, Lewis; Lemaux, Peggy; Buchanan, Bob (2010). “A membrane-associated thioredoxin required for plant growth moves from cell to cell, suggestive of a role in intercellular communication”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 107 (8): 3900–5. doi:10.1073/pnas.0913759107. PMC 2840455. PMID 20133584. http://www.pnas.org/content/107/8/3900.short?related-urls=yes&legid=pnas;107/8/3900.
9. Mustacich D, Powis G (February 2000). “Thioredoxin reductase”. Biochem J 346 (Pt 1): 1–8. doi:10.1042/0264-6021:3460001. PMC 1220815. PMID 10657232. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1220815/.
10. Arnér E, Holmgren A (2000). “Physiological functions of thioredoxin and thioredoxin reductase”. Eur J Biochem 267 (20): 6102–9. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.01701.x. PMID 11012661.
11. Nishiyama, A; Matsui M, Iwata S, Hirota K, Masutani H, Nakamura H, Takagi Y, Sono H, Gon Y, Yodoi J (Jul. 1999). “Identification of thioredoxin-binding protein-2/vitamin D(3) up-regulated protein 1 as a negative regulator of thioredoxin function and expression”. J. Biol. Chem. (UNITED STATES) 274 (31): 21645–50. doi:10.1074/jbc.274.31.21645. ISSN 0021-9258. PMID 10419473.
12. Liu, Yingmei; Min Wang (Jun. 2002). “Thioredoxin promotes ASK1 ubiquitination and degradation to inhibit ASK1-mediated apoptosis in a redox activity-independent manner”. Circ. Res. (United States) 90 (12): 1259–66. doi:10.1161/01.RES.0000022160.64355.62. PMID 12089063.
13. Morita, K; Saitoh M, Tobiume K, Matsuura H, Enomoto S, Nishitoh H, Ichijo H (Nov. 2001). “Negative feedback regulation of ASK1 by protein phosphatase 5 (PP5) in response to oxidative stress”. EMBO J. (England) 20 (21): 6028–36. doi:10.1093/emboj/20.21.6028. ISSN 0261-4189. PMC 125685. PMID 11689443. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC125685/.
14. Saitoh, M; Nishitoh H, Fujii M, Takeda K, Tobiume K, Sawada Y, Kawabata M, Miyazono K, Ichijo H (May. 1998). “Mammalian thioredoxin is a direct inhibitor of apoptosis signal-regulating kinase (ASK) 1”. EMBO J. (ENGLAND) 17 (9): 2596–606. doi:10.1093/emboj/17.9.2596. ISSN 0261-4189. PMC 1170601. PMID 9564042. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1170601/.
15. Matsumoto, Ken; Masutani Hiroshi, Nishiyama Akira, Hashimoto Shu, Gon Yasuhiro, Horie Takashi, Yodoi Junji (Jul. 2002). “C-propeptide region of human pro alpha 1 type 1 collagen interacts with thioredoxin”. Biochem. Biophys. Res. Commun. (United States) 295 (3): 663–7. doi:10.1016/S0006-291X(02)00727-1. ISSN 0006-291X. PMID 12099690.
16. Makino, Y; Yoshikawa N, Okamoto K, Hirota K, Yodoi J, Makino I, Tanaka H (Jan. 1999). “Direct association with thioredoxin allows redox regulation of glucocorticoid receptor function”. J. Biol. Chem. (UNITED STATES) 274 (5): 3182–8. doi:10.1074/jbc.274.5.3182. ISSN 0021-9258. PMID 9915858.

関連項目

• リブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ（RuBisCO） - チオレドキシンによって活性が調節されている。
• チオレドキシンフォールド

外部リンク

• Thioredoxin - MeSH・アメリカ国立医学図書館・生命科学用語シソーラス（英語）