タンパク質の恒常性とは？

タンパク質の恒常性とは、体内の細胞がタンパク質分子を適切に製造、折り畳み、および不活性化する能力を指します。これにより、体は外部の課題や内部状態の変化に対応できます。 アミノ酸の鎖から構築されたタンパク質は、正しいフォールディングシーケンスに依存して、目的の機能を実行できる3次元構造を形成します。 この恒常性の破壊は、異常に折りたたまれたタンパク質につながる可能性があり、それが動作方法を変え、場合によっては病気の状態を引き起こすことさえあります。

遺伝子は、タンパク質の恒常性の維持に大きな影響を及ぼします。 遺伝子を発現させたり、細胞の他の成分と相互作用させてタンパク質を形成させたりすることが、これを達成する1つの方法です。 別の方法は、折りたたみ酵素と呼ばれる特別なタンパク質を作成することです。その形状と作用は、新しく作成されたタンパク質の形成を適切な3次元構造に導くのに役立ちます。 特定の状況でタンパク質が不要になった場合、経路は、安全に廃棄できる他の酵素を作成する遺伝子の発現につながる可能性があります。 タンパク質を構成するアミノ酸は、この分解が起こった後に再利用できます。

細胞はさまざまな新しい条件に対応できなければならず、タンパク質の恒常性はこのプロセスで重要な役割を果たします。 環境からの信号は、細胞がこれらの新しい状況を管理できるようにするタンパク質の生成を誘発する可能性があります。 これらの信号は、生物が応答している変化の程度に応じて、単一の細胞、単一の臓器、または他の臓器の内部から発せられる場合があります。

フィードバック機構は、タンパク質の恒常性を維持するのにも役立ち、このフィードバックは複数の臓器にも関係します。 酵素と細胞構造は、新しく作られたタンパク質と相互作用して、それらが正しい立体構造に折り畳まれていることを確認します。 この折り畳みに関する情報は、細胞の核または脳に送信される場合があります。脳はその後、さらに実行するアクションに関する返信メッセージを送り返すことができます。 たとえば、不規則なタンパク質は、それらの破壊を命令するフィードバック信号につながる可能性があります。

病気の状態は、タンパク質の恒常性を乱すことから生じます。 例えば、アルツハイマー病は、不適切に折りたたまれている特定のタンパク質の過剰生産につながる可能性のあるフィードバック機構の問題を伴う場合があります。 嚢胞性線維症などの他の状態には、健康な機能に必要な特定のタンパク質を作成できない原因となる根本的な要因があります。 老化プロセスのさまざまな側面には、通常は恒常性の維持にも役立つフィードバックネットワークの漸進的な中断が含まれる場合があります。