アクチン動態の制御

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Gタンパク質共役型受容体 (GPCR)、インテグリン、受容体型チロシンキナーゼ (RTK)、Semaphorin 1a受容体であるPlexinAなどの、数多くの特異的受容体を介する細胞骨格へのシグナル伝達によって、細胞の形態形成、移動、増殖、生存などの様々な細胞活動が誘導されます。インテグリンは、接着斑複合体の他の成分と結合することにより、様々な細胞タイプで細胞外マトリックスと細胞骨格を結びつける働きをします。インテグリンの活性化によって、Focal adhesion kinase (FAK) およびSrcキナーゼが活性化され、その結果、シグナル伝達のアダプタータンパク質がリクルートされるとともに、Paxillinなどの他の接着斑構成分子やCrkに会合している基質p130 Casがリン酸化されます。

細胞内で、外部刺激に対する細胞応答は、Rhoファミリーの低分子GTPase (Rho、Rac、Cdc42) とそれらの活性化因子、グアニンヌクレオチド交換因子 (GEF)、下流にあるRhoキナーゼ/ROCKやp21 activated kinase (PAK) などのプロテインキナーゼのエフェクター分子などの、非常に多くのシグナル伝達カスケードを介して制御されます。同様に、複数のアクチン調節タンパク質 (Cortアクチン、mDia、WAVE、およびWASPなど) のGTPaseへの直接的な結合にも制御されます。これらのカスケードは、Cofilin、Arp2/3複合体、Ena/VASP、Forminin、Profilin、Gelsolinを含むアクチン結合調節タンパク質など、アクチン細胞骨格の動態や構成を直接的に制御するタンパク質が中心となっています。シグナル伝達ごとに異なるアクチン依存性の構造が形成され、協調的なアクチンの集合や解離は、ある方向への細胞移動やその他の細胞動態にとって重要です。細胞遊走はMyosinへのシグナル伝達によっても調節されています。これは、伸長側におけるアクチンの動きを制御することで、細胞の尾部を退縮させることができます。Tropomyosinは、切断因子および動力因子の結合を妨害することによってF-アクチンを安定化します。いくつかのTropomyosinはフィラメントの動態を加速させることもあります。動的なアクチンは、細胞のアクチン依存性プロセスの大部分で必要です。つまり、アクチンの集合阻害やアクチンの解離阻害も、同じように、ほとんどの細胞動態に阻害的に作用します。

細胞骨格系のシグナル伝達の異常な制御によって、細胞外の刺激が細胞応答として伝わらないことがあり、これは免疫病態や発生異常、がんにおいてしばしば観察されます。