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ポリグルタミン結合タンパク質-1

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
PQBP1
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

4BWQ, 4BWS, 4CDO

識別子
記号PQBP1, MRX2, MRX55, MRXS3, MRXS8, NPW38, RENS1, SHS, polyglutamine binding protein 1
外部IDOMIM: 300463 MGI: 1859638 HomoloGene: 4172 GeneCards: PQBP1
遺伝子の位置 (ヒト)
X染色体
染色体X染色体[1]
X染色体
PQBP1遺伝子の位置
PQBP1遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点48,890,197 bp[1]
終点48,903,402 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス)
X染色体 (マウス)
染色体X染色体 (マウス)[2]
X染色体 (マウス)
PQBP1遺伝子の位置
PQBP1遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点7,760,758 bp[2]
終点7,765,508 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• DNA結合
• transcription coactivator activity
• 血漿タンパク結合
• ribonucleoprotein complex binding
• 二本鎖DNA結合
細胞の構成要素• neuronal ribonucleoprotein granule
• ストレス顆粒
• 細胞核
• 核質
• 細胞質
• 細胞質基質
• nuclear speck
生物学的プロセス• regulation of transcription, DNA-templated
• mRNA processing
• transcription, DNA-templated
• regulation of dendrite morphogenesis
• regulation of RNA splicing
• RNAスプライシング
• neuron projection development
• 選択的スプライシング
• mRNA splicing, via spliceosome
• activation of innate immune response
• positive regulation of defense response to virus by host
• positive regulation of type I interferon production
• defense response to virus
• cellular response to exogenous dsRNA
• 免疫系プロセス
• 自然免疫
• positive regulation of nucleic acid-templated transcription
出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
種ヒトマウス
Entrez

10084

54633

Ensembl

ENSG00000102103

ENSMUSG00000031157

UniProt

O60828

Q91VJ5

RefSeq
(mRNA)
NM_001032381
NM_001032382
NM_001032383
NM_001032384
NM_001032385

NM_001167989
NM_001167990
NM_001167992
NM_005710
NM_144494
NM_144495

NM_001252528
NM_001252529
NM_019478

RefSeq
(タンパク質)
NP_001027553
NP_001027554
NP_001027555
NP_001027556
NP_001161461

NP_001161462
NP_001161464
NP_005701
NP_652766

NP_001239457
NP_001239458
NP_062351

場所
(UCSC)		Chr X: 48.89 – 48.9 MbChr X: 7.76 – 7.77 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

ポリグルタミン結合タンパク質-1（ポリグルタミンけつごうタンパクしつ、英: Polyglutamine-binding protein 1、略称 PQBP1あるいはPQBP-1）は、ヒトではPQBP1遺伝子によってコードされるタンパク質である[5][6][7]。なお、人工的な合成ペプチドであるQBP1（polyglutamine binding peptide 1）とは全く関係はない。

PQBP1は、yeast two-hybrid法によって脳組織由来のcDNAライブラリをポリグルタミン配列をbaitに用いてスクリーニングすることにより、ポリグルタミン配列に結合するタンパク質として発見された[5][7]。PQBP1のmRNAおよびタンパク質は広範な細胞・組織で発現しており、細胞においては核優位に発現するが細胞質にも存在している[7]。組織においては、外胚葉[7]、中胚葉などで発現する[8]。マウスなど哺乳類の脳発生過程においては、脳室帯およびsubventricular zone（脳室下帯[9]）に高い発現を認める[10][11]。PQBP1は進化の過程で高度に保存されており、霊長類、哺乳類から、シロイヌナズナなどの植物、線虫などの下等動物まで、種を超えて存在している[12]。

分子機能

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PQBP1は、WWドメインとC末端ドメインを含んでおり、その中間にはリピート配列を有する[7][提供：OMIM][13]。C末端ドメインは天然変性タンパク質の性質を持っており[14][15][16]、固定された構造を取らないが、その中の特定な配列を使って、U5スプライシング複合体の構成要素であるU5-15kDと結合する[17][18][19]。また、U2スプライシング複合体の構成要素との関連を示す報告もある[20]。C末端ドメインは天然変性タンパク質として働くため、物理化学的な性質として液液相分離を起こし、細胞核内部で核マトリックスにnuclear bodyを形成するが[12][21]、ポリグルタミン病の１つである脊髄小脳失調症1型[22]の原因タンパク質Ataxin-1と相互作用して、nuclear bodyのサイズや形状が変化することが知られている[21]。WWドメインは、RNAポリメラーゼIIのC末端領域のリピート配列にリン酸化依存的に結合する[21]。これらのことから、PQBP1はpre-mRNA転写直後のスプライシングとのカップリング時に働くと考えられ、pre-mRNAスプライシングと転写において機能していることがわかっている。

PQBP1の細胞質局在に関連した分子機能も報告されている。PQBP1はストレス顆粒（英語版）に存在し、細胞質におけるmRNAの貯蔵分解に関与し、脆弱X症候群[23]の原因タンパク質であるFMRPとも共同的に機能することが示唆されている[24]。また、PQBP1は、非リン酸化型の翻訳伸長因子Eukaryotic elongation factor 2（eEF2）と結合して、eEF2のThr56リン酸化による翻訳伸長機能の低下を抑制する[25]。

生物学的機能

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上述のように、PQBP1は転写段階あるいは転写後段階で種々のmRNAおよびタンパク質の発現制御を行っている。したがって、PQBP1は、発現制御の対象となる遺伝子群・タンパク質群に基づく生物学的機能を担っている。PQBP1は、細胞周期タンパク質、特にanaphase promoting complex（APC）タンパク質の発現量制御を介して、神経幹細胞の細胞周期に関わっている[26]。また、シナプス関連タンパク質、神経突起関連タンパク質の発現量制御を介して、シナプス形成および神経突起伸長に関わっている[20][26]。また、翻訳制御の標的機能として、mGluR依存的なLTDが示唆されている[25]。

自然免疫を担うマクロファージやミクログリアでは、PQBP1は細胞質に多く存在している。PQBP1はエイズウイルス（HIV-1）のcDNAに対する細胞内受容体として働き[27]、cGAS-STING系の細胞内シグナル[28]を通じてIFN1などを誘導して自然免疫を活性化する[27]。脳のミクログリアでは、同様にタウタンパク質に対する細胞内受容体として働き[29]、cGAS-STING系の細胞内シグナル[28]を通じてIFN1などを誘導して自然免疫を活性化する[29]。

臨床的意義

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このタンパク質をコードするPQBP1遺伝子の変異は、X連鎖劣性遺伝形式のレンペニング症候群（英語版）[30]、Golabi-Ito-Hall症候群[31]、Hamel症候群、プロテウス症候群、Sutherland-Haan症候群などの複数症候群を含む、症候性知的障害（syndromic intellectual disability）あるいは非症候性知的障害（non-syndromic intellectual disability）を引き起こすことが知られている[32][33]。症候性知的障害の患者は、小頭症、低身長、知的発達障害などの共通の症状が見られるが、身体的特徴を伴わない非症候性知的障害の原因ともなりうる。小頭症、骨格の低形成、顔面などの小奇形以外に、腸などの全身臓器の異常の報告はない。これまでに同定されている変異は11種類で、最も頻度の高いものはフレームシフト変異である。

また、アルツハイマー病、タウオパチーなどの変性疾患[29][34]、あるいはHIVに対する免疫反応[27][35]など、後天的な病態機能への関与が、モデル動物およびヒト患者死後脳の解析結果などから指摘されている。

モデル動物

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これまでにマウスモデル、ショウジョウバエモデル、線虫モデルが報告されている。マウスでは、トランスジェニックマウス、ノックダウンマウス、コンディショナルノックアウトマウスが作成・報告されている。

トランスジェニックマウスでは、F0マウス2匹のうち1匹において、遅発性の運動ニューロン障害が認められた[36]。他方のF0マウスおよびその子孫では、世代間の遺伝子伝達効率は低下していたものの、生まれたF1マウスには異常がなかった[36]。また、二本鎖RNAを発現して内在性にsiRNAを産生させるpDECAPシステムをトランスジェニックマウスとして用いたノックダウンマウス[37]では、不安関連の記憶障害が見られたが、脳および腸などの全身臓器に異常はなかった。一方、マウス胚一次神経細胞でこの遺伝子をノックダウンしたモデルでは、スプライシング効率の低下が明らかになり、その結果、原腸陥入や神経管形成のパターンに異常が見られた[8]。

さらに、Cre-LoxPシステムにおいて、Nestin-Cre、Synapsin1-Creを用いたコンディショナルノックアウトマウスが作成・報告されている[26][34]。Nestin-Creによって胎児期脳室下帯の神経幹細胞からPQBP1を欠損させると小頭症が再現され、これに対してAAV-PQBP1による胎児遺伝子治療を行うと小頭症が改善し、出生後の記憶機能障害も改善した[26]。Synapsin1-Creによる成熟ニューロンからのPQBP1欠損では、小頭症は起こらないものの、シナプス異常や記憶機能障害が見られた[34]。

ショウジョウバエモデルでは、トランスジェニック過剰発現モデル[38]とpiggy Bac transposonのdPQBP1遺伝子の5'上流域への挿入による発現低下モデル[39]が報告されている。過剰発現モデルでは長期記憶障害と性行動異常が観察され[38]、一方、発現低下モデルでは独特の学習障害が認められた[39]。

線虫には、2種類のPQBP1ホモログが存在するが、それらの変異体を持つ線虫モデルでは脂質異常が示唆されている[40]。

これらのモデル動物の実験結果から、PQBP1を適切に機能させるためには、タンパク質の発現量が一定の範囲内であることが必要であると考えられている[41]。特に、ショウジョウバエにおける種々のモデルの結果から、PQBP1の全身的過剰発現は寿命等に影響する可能性が示唆されるものの、脳神経系に限定した過剰発現では寿命に問題はなく、神経機能も正常に維持できると考えられる[41]。

相互作用

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PQBP1は、以下と相互作用することが示されている。

脚注

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  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000102103 - Ensembl, May 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000031157 - Ensembl, May 2017
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  4. ^ Mouse PubMed Reference:
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外部リンク

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