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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2013/08/19 21:57:51」(JST)

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リン酸化したセリン残基。

リン酸化（リンさんか、英語: phosphorylation）は、各種の有機化合物、なかでも特にタンパク質にリン酸基を付加させる化学反応である。この反応は、生化学の中で大きな役割を担っており、2013年2月現在、MEDLINEデータベースのタンパク質のリン酸化に関する記事は21万にも及んでいる。

リン酸化は、「ホスホリル化」とも呼ばれる。リン酸化を触媒する酵素は一般にキナーゼ (Kinase) と呼ばれ、特にタンパク質を基質とするタンパク質キナーゼを単にキナーゼと呼ぶことも多い。

なお、ATP生合成（ADPへのリン酸化）を単にリン酸化と呼ぶこともある（「酸化的リン酸化」等）。

タンパク質のリン酸化[編集]

歴史[編集]

1906年にフィーバス・レヴィーン (Phoebus A.T.Levene) が、ロックフェラー医学研究センター（アメリカ）でタンパク質卵黄素（ホスビチン、リンタンパク質）にリン酸塩があることを確認した^[1]。そして1933年までには、フリッツ・アルベルト・リップマンと共に、カゼイン中にホスホセリンがあることを発見していた^[2]。しかしながら、ユージン・P・ケネディが、初の「酵素によるタンパク質のリン酸化」を発表するまでにはさらに20年を要した^[3]。

反応[編集]

タンパク質の可逆的リン酸化は、原核生物、真核生物の両方の生物に存在する重要な調節機構である^[4]^[5]^[6]^[7]。この過程は、キナーゼ（リン酸化）とホスファターゼ（脱リン酸化）と呼ばれる酵素が関係している。多くの酵素と受容体はリン酸化と脱リン酸化でスイッチを入れたり切ったりしている。結果、可逆的リン酸化は、多くの酵素と受容体に構造変化をもたらし、それらを活性化または非活性化させている。リン酸化は通常、真核生物のタンパク質のセリン、トレオニン、そしてチロシンの残基に起こる。セリン、トレオニン、チロシン残基に加えて、リン酸化は原核生物のタンパク質の塩基性アミノ酸残基、ヒスチジン、アルギニン、リシンにも起こる^[4]^[5]。Rが極性をもつアミノ酸残基へのリン酸の付加は、タンパク質内の疎水性の部分を極端に親水性に反転させることができる。この経路では他のタンパク質の疎水性と親水性残基の相互作用を通してタンパク質の構造変化を導入することができる。

リン酸化の調節の例として、p53癌抑制タンパク質がある。p53タンパク質の調節はとても多く^[8]、18以上のリン酸化サイトを含んでいる。活性化したp53は細胞周期の進行を抑えたり（いくつかの要因によっては逆にする）、アポトーシス細胞死^[9]を導くことができる。この活動状態は、細胞の状態がダメージを受けているか生理機能が通常の健康な個体を妨げるているときのみ生じる。

非活性化シグナルのとき、タンパク質は再び脱リン酸され作用を止める。これは多くのシグナル伝達の形式の機構で、例として光が網膜の感光性細胞によって処理される過程がある。

リン酸化を含む調節作用

反応エネルギーを必要とする生物学的熱力学: 身体の水分の含有量の恒常性維持のための浸透圧調整によるナトリウムイオンとカリウムイオンの細胞膜通過輸送時のNa⁺/K⁺-ATPアーゼのアスパラギン酸残基のリン酸化
酵素阻害剤の調停: インスリンシグナリング経路の一部分であるAKT（タンパク質キナーゼB）によるGSK-3酵素のリン酸化^[10]; C末端Srcキナーゼ (Csk) によるsrcチロシンキナーゼ (sarc) のリン酸化は、キナーゼドメインのマスクが閉じている (off) 状態で構造を巻き付けながら、その酵素の中で構造変化を誘導する^[11]。
「認識ドメイン」経由で重要なタンパク質間相互作用: 細胞質の構成要素である細胞膜に固定されたNADPHオキシダーゼのリン酸化。現在のマルチタンパク質酵素は、食細胞の作用のタンパク質間相互作用の調節で重要な酵素の役割を果たしている^[12]。
タンパク質分解の重要性: 1990年代後半に、ATP依存するユビキチン/プロテアソーム経路でいくつかのタンパク質のリン酸化が認められた。これらの標的タンパク質は、リン酸化のときだけE3ユビキチン合成酵素のための基質になる。

その他のリン酸化[編集]

グルコースが細胞に取り込まれると直ちにリン酸化が起こり、グルコース-6-リン酸が生成される。このリン酸化は、グルコースが細胞外に拡散してしまうのを防ぐためである。リン酸化により電荷が導入されるので、グルコース-6-リン酸は容易に細胞膜を通過することができない。リン酸化されたグルコースは解糖系等の代謝経路に入る。

詳細は「グルコース-6-リン酸」を参照

出典[編集]

^ P.A. Levene and C.L. Alsberg, The cleavage products of vitellin, J. Biol. Chem. 2 (1906), pp. 127–133.
^ F.A. Lipmann and P.A. Levene, Serinephosphoric acid obtained on hydrolysis of vitellinic acid, J. Biol. Chem. 98 (1932), pp. 109–114.
^ G. Burnett and E.P. Kennedy, The enzymatic phosphorylation of proteins, J. Biol. Chem. 211 (1954), pp. 969–980.
^ ^a ^b A.J. Cozzon (1988) Protein phosphorylation in prokaryotes Ann. Rev. Microbiol. 42:97-125
^ ^a ^b J.B. Stock, A.J. Ninfa and A.M. Stock (1989) Protein phosphorylation and regulation of adaptive responses in bacteria. Microbiol. Rev., p. 450-490
^ C. Chang and R.C. Stewart (1998) The Two-Component System. Plant Physiol. 117: 723-731
^ D. Barford, A.K. Das and MP. Egloff. (1998) The Structure and mechanism of protein phosphatases: Insights into Catalysis and Regulation Annu Rev Biophys Biomol Struct. Vol. 27: 133-164
^ M. Ashcroft, M.H.G. Kubbutat, and K.H. Vousden (1999). Regulation of p53 Function and Stability by Phosphorylation. Mol Cell Biol Mar;19(3):1751-8.
^ S. Bates, and K. H. Vousden. (1996). p53 in signalling checkpoint arrest or apoptosis. Curr. Opin. Genet. Dev. 6:1-7.
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^ Cole, P.A., Shen, K., Qiao, Y., and Wang, D. (2003) Protein tyrosine kinases Src and Csk: A tail's tale, Curr. Opin. Chem., Biol. 7:580-585.
^ Babior, B.M., (1999). NADPH oxidase: an update. Blood 93, pp. 1464–1476

外部リンク[編集]

タンパク質修飾（リン酸化など）に関するデータベース
チロシンリン酸化 - 脳科学辞典

UpToDate Contents

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1. 高リン血症の原因および治療の概要 overview of the causes and treatment of hyperphosphatemia
2. 心血管疾患の危険因子の概要 overview of the possible risk factors for cardiovascular disease
3. 小児における糖尿病性ケトアシドーシスの臨床的特徴、および診断 clinical features and diagnosis of diabetic ketoacidosis in children
4. 低リン血症の診断および治療 diagnosis and treatment of hypophosphatemia
5. 低リン血症の原因 causes of hypophosphatemia

Japanese Journal

真正粘菌変形体リン酸化ミオシン脱リン酸化酵素に関する研究(平成22年度大学院理学研究科博士論文題目と要旨)

岡田千沙
日本女子大学紀要. 理学部 19, 91-92, 2011-03-31
NAID 110008427695

P1-31-1 体細胞および雌性生殖細胞の細胞分裂におけるBrd4蛋白のリン酸化制御(Group65 生殖生理・病理・基礎1,一般演題,第63回日本産科婦人科学会学術講演会)

丸山哲夫,長島隆,小田英之,西川明花,宮崎薫,各務真紀,内田浩,青木大輔,吉村泰典
日本産科婦人科學會雜誌 63(2), 670, 2011-02-01
NAID 110008509434

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Japan Pharmaceutical Reference

薬効分類名

鎮痛・消炎温感パップ剤

販売名

ラクール温シップ

組成

成分・含量

膏体100g（700cm²）中、サリチル酸メチル1.0g、ｄｌ−カンフル0.5g、トウガラシエキス0.165gを含有する。

添加物

エデト酸Ｎａ、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、パラベン、Ｄ−ソルビトール、グリセリン、ポリビニルアルコール（部分けん化物）、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸部分中和物、ポリアクリル酸Ｎａ、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ケイ酸アルミン酸Ｍｇ、カオリン、酸化チタン

禁忌

(次の患者には使用しないこと)

本剤の成分に対し過敏症の既往歴のある患者

効能または効果

下記における鎮痛・消炎
捻挫、打撲、筋肉痛、関節痛、骨折痛

表面のプラスチック膜をはがして、患部に貼付する。
1日 1〜2回使用する。

薬効薬理

薬効薬理¹⁾

抗炎症作用

ラットのカラゲニン足蹠浮腫抑制作用及びアジュバント関節炎抑制作用の各試験において、無処置群及び基剤群に対し高い抑制率を示し、有意な抗炎症作用が認められた。

鎮痛作用

ラットの炎症性疼痛に対する作用試験（Randall-Selitto法）において、無処置群及び基剤群に対し高い抑制率を示し、有意な鎮痛作用が認められた。

有効成分に関する理化学的知見

成分名

サリチル酸メチル

一般名

サリチル酸メチル（Methyl Salicylate）

化学名

Methyl 2-hydroxybenzoate

分子式

C₈H₈O₃

分子量

152.15

沸点

219〜224℃

性状

無色〜微黄色の液で、強い特異なにおいがある。エタノール（95）又はジエチルエーテルと混和し、水に極めて溶けにくい。

成分名

ｄｌ−カンフル

一般名

ｄｌ−カンフル（dl-Camphor）

化学名

(1RS,4RS)-1,7,7-Trimethylbicyclo[2,2,1]heptan-2-one

分子式

C₁₀H₁₆O

分子量

152.23

融点

175〜180℃

性状

無色又は白色半透明の結晶、結晶性の粉末又は塊で、特異な芳香があり、味はわずかに苦く、清涼味がある。エタノール（95）、ジエチルエーテル又は二硫化炭素に溶けやすく、水に溶けにくい。室温で徐々に揮散する。

成分名

トウガラシエキス

一般名

カプサイシン（トウガラシエキスの主成分）

化学名

(E)-N-[(4-Hydroxy-3-methoxyphenyl)methyl]-8-methyl-6-nonenamide

分子式

C₁₈H₂₇NO₃

分子量

305.41

性状

トウガラシエキス：褐色〜赤褐色の軟エキスで、特異なにおいがあり、味はトウガラシ特有の苛烈な辛味がある。
カプサイシン：白色の結晶で強い刺激臭がある。

★リンクテーブル★

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