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スーパーファミリー 免疫グロブリン Igドメイン Igフォールド [アレルギー・花粉症・免疫]

買い物に行っている家族連れではなく、生命のお話です。
進化とも絡んで、DNA~蛋白、の次の段階でしょうか?もっと進んでしまってからのお話ですが。


というのも、ここ数日?数か月?ずっと考えているのですが、頭がパンクしそうなので、OUTPUTです。
ですから、dumboのメモですので、ご興味の無い方には申し訳御座いません。
また本筋のみの記載ですので容赦を。

スジがずれているとお気付きの方が居られましたら、コメント下さい。
全てにおいて勉強ですので、ねっ。助かりますので。

(その都度考えると最初の考えがどこか え~ 行ってしまって~え~ なもので、ブログ:日記はメモには最適ですね。)


【免疫グロブリンドメイン】Immunoglobulin domain

免疫グロブリンは言わずもがなの「Y」字型の飛び道具です。中には5角形の手裏剣型のものまであるのでほんとに武器ですね。

構成しているものはアミノ酸からなるたんぱく質です。
教科書的には、長い鎖2本と短い鎖2本からなるという事で今更ご説明の必要は無いかと思います。

さて、たんぱく質の構造は1次~4次構造というカテゴリー?があり、
一次構造はアミノ酸配列、
二次構造は(水素結合からなる)小立体構造、
三次構造はその小構造を束ねるような(多くはジスルフィド結合)による三次元構造、
四次構造は三次構造の集合体で機能的な分子?
という感じに分けられます。

免疫グロブリンには特徴的な三次構造があり、
1つ(ないし2つ?)のジスルフィド結合をもった5つのβストランド( β-strand:シート状に結合しやすいアミノ酸の直鎖状構造)、
からなる逆平行βシート(Antiparallel β-sheet:直鎖構造が平面?状に並んだ構造で、逆平行とは直鎖が交互に走行するもの) が、
2つのβストランドによって挟み込まれた構造 → 最初と最後のβストランドが密着(水素結合?)しています。
免疫構造たんぱく質_1.jpg
図示すると(SHの位置は?です)上図な感じで、一次構造をぐいっとねじった、というとわかりやすそうです。
三次構造の主体がs-sのジスルフィド結合とすると、折りたたんでから結合するのでしょう。
ですので、真ん中の図の順番は間違っているかもしれませんね?

略図としては右下の線画で表す例がよく見られるでしょうか。

これがIgドメイン(Immunoglobulin domain)と呼ばれる、
免疫グロブリンを構成する構造の単位(免疫グロブリンフォールド:Immunoglobulin fold)です。
(ドメインとはその領域で、その形がフォールド:折りたたみ、ということ?この場合は同じ感じですね)
3D画像は
IgGdomonan.jpg
Prabakaran, P.,Vu, B.K.,Gan, J.,Feng, Y.,Dimitrov, D.S.,Ji, X. Structure of an isolated unglycosylated antibody C(H)2 domain. Acta Crystallogr.,Sect.D, 64:1062-1067, 2008
上のくるくるした部分はαヘリックス(Alpha helix)と呼ばれるこれまた二次構造です。


さて、これからがメインのお話で、


この構造単位を使って一番一般的な免疫グロブリンであるIgGを図示すると。
免疫グロブリン.jpg
となって簡単な様式となるのですね。
ちなみに色々な病原体などに付着する部分はC末端がわ(図の上で、左右のYの上端部分)です。
3D画像は
免疫グロブリン__.jpg
Harris, L.J.,Larson, S.B.,Hasel, K.W.,McPherson, A. Refined structure of an intact IgG2a monoclonal antibody. Biochemistry, 36:1581-1597, 1997
長いほうが16nm(0.016μm)?、短い鎖が8nm(0.008μm)?で、観察するにはクライオ電子顕微鏡が必要な世界でしょう。


さてさて、この免疫グロブリンを構成するIgドメイン(≒Igフォールド)を使用すると色々なものが図示出来ます。


【免疫グロブリンスーパーファミリー】 Immunoglobulin superfamily: IgSF
Igドメイン=免疫グロブリンを構成するものに類似した三次構造単位、
をもつものを集めた四次構造のグループ、と理解しましたがいかがでしょう。


MHC-1・・など
MHC.jpg
主要組織適合複合体(MHC)です。
こちらでちょこっとお話しました。
MHC-1の3D構造は、
MHC1__.jpg
Madden, D.R.,Gorga, J.C.,Strominger, J.L.,Wiley, D.C. The three-dimensional structure of HLA-B27 at 2.1 A resolution suggests a general mechanism for tight peptide binding to MHC. Cell(Cambridge,Mass.), 70:1035-1048, 1992


TCR (T cell receptor) 、CD4(Cluster of differentiation 4)、CD8など
TCR.jpg
T細胞受容体(TCR)、Treg:ヘルパーTcellがもつCD4、キラーTcellがもつCD8です。
これらは、抗原のやりとりで上のMHCと結合します。
受け手と、渡し手が同じ構成要素を持つというのはなんとも不思議ですね。
かぎとかぎ穴が同じ鍵なんて見たことありますでしょうか?
TCRの3D構造は
TCR__.jpg
Garcia, K.C.,Degano, M.,Stanfield, R.L.,Brunmark, A.,Jackson, M.R.,Peterson, P.A.,Teyton, L.,Wilson, I.A. An alphabeta T cell receptor structure at 2.5 A and its orientation in the TCR-MHC complex. Science, 274:209-219, 1996

これらは(決して新しくはありませんが)ほんの一部で毎日色々な所でこれらのお仲間が見つかっているのでした。
(Sが無かったり、色が違うのは構造の違いを表すためでdumboの妄想です、
あまり深く考えると眠れなくなりますので・・・)


IgGが最初というわけではないでしょうが、ここでも生物の物質進化の過程が見られるのです。

一見して、IgGの上、左右4個の三次構造が、MICやTCRに思えるのは・・・
IgGが後からって感じですよね。どうなのかなぁ?


簡単にいうと、使いまわしということですが、ほんと生き物って凄いですよね。
マイクロマシンと痛感されますがいかがでしょうか?


あっ、これはメモでしたね。笑


参考文献は色々で、進化の過程を探るものでは、
環境と経営 第24巻 第2号 2018 101~106、が日本語でありました。


3D構造のリンク先の著作権は、CC 表示 4.0 国際 著作権者「日本蛋白質構造データバンク (PDBj)」様でしょうか?
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