コンテンツにスキップ

ケラチン5

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
KRT5から転送)
KRT5
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

3TNU

識別子
記号KRT5, CK5, DDD, DDD1, EBS2, K5, KRT5A, keratin 5, EBS2E, EBS2B, EBS2C, EBS1, EBS2A, EBS2F, EBS2D
外部IDOMIM: 148040 MGI: 96702 HomoloGene: 55461 GeneCards: KRT5
遺伝子の位置 (ヒト)
12番染色体 (ヒト)
染色体12番染色体 (ヒト)[1]
12番染色体 (ヒト)
KRT5遺伝子の位置
KRT5遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点52,514,575 bp[1]
終点52,520,530 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス)
15番染色体 (マウス)
染色体15番染色体 (マウス)[2]
15番染色体 (マウス)
KRT5遺伝子の位置
KRT5遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点101,615,505 bp[2]
終点101,621,333 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 scaffold protein binding
structural constituent of cytoskeleton
血漿タンパク結合
構造分子活性
細胞の構成要素 細胞質
細胞質基質
細胞膜
keratin filament
エキソソーム
中間径フィラメント

ミトコンドリア
細胞核
生物学的プロセス hemidesmosome assembly
epidermis development
cytoskeleton organization
keratinization
cornification
出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
ヒトマウス
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq
(mRNA)

NM_000424

NM_027011

RefSeq
(タンパク質)

NP_000415

NP_081287

場所
(UCSC)
Chr 12: 52.51 – 52.52 MbChr 12: 101.62 – 101.62 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

ケラチン5: keratin 5、KRT5、K5)またはサイトケラチン5: cytokeratin 5、CK5)は、ヒトではKRT5遺伝子にコードされるタンパク質である[5][6][7]ケラチン14英語版(K14)とともに二量体を形成し、基底層英語版上皮細胞細胞骨格を構成する中間径フィラメントを形成する[8][9]。このタンパク質は、単純型表皮水疱症英語版乳がん肺がんなどいくつかの疾患と関係している[9][10][11]

構造[編集]

ケラチン5は、ケラチンファミリーの他のメンバーと同様、中間径フィラメント(IF)タンパク質である。これらのタンパク質は、中心部の約310残基からなるロッドドメイン(rod domain)によって特徴づけられ、このドメインには4本のαヘリックス(ヘリックス1A、1B、2A、2B)と3つの短いリンカー領域(L1、L1-2、L2)が含まれている[8]。ロッドドメインの両端に位置するhelix initiation motif(HIM)とhelix termination motif(HTM)は高度に保存されている。これらのモチーフはヘリックスの安定化、ヘテロ二量体の形成、フィラメント形成に特に重要である[12]。ロッドドメインの両側のヘッド領域とテール領域は多様性が高く、ヘリックス構造をとらない。これらはIF表面から突出してIFタンパク質間の結合特異性をもたらしている[8]

ロッドドメインには疎水性のヘプタッドリピート英語版(7残基の反復パターン)が存在し、2つの異なるIFタンパク質が疎水性相互作用によって互いに巻きついてコイルドコイルを形成する[8]。こうしたヘテロ二量体はタイプI(酸性)ケラチンとタイプII(塩基性)ケラチンの特定のペアの間で形成される。K5はタイプIIケラチンであり、タイプIケラチンK14と対合する[13]。コイルドコイル二量体どうしは逆平行方向に結合して段階的に組み立てられ、また他のコイルドコイルとの末端どうしの相互作用によって巨大な10 nm中間径フィラメントが形成される[8][14]

機能[編集]

ケラチン5(そしてケラチン14)は、主に表皮基底層のケラチノサイト、具体的には、皮膚や消化管の重層扁平上皮英語版に発現している[9][13]。ケラチン中間径フィラメントは上皮細胞内で細胞骨格の足場を構成し、細胞構造に寄与するとともに機械的・非機械的なストレスへの耐性を付与している[9][14][15]。K14の非ヘリカルテール領域が中間径フィラメント表面において弱いクロスリンカーとして作用することで、K5/K14ケラチンは広範囲にわたってバンドル形成を行うことができる。このバンドル形成によって、中間径フィラメントの弾性、そして機械的レジリエンスが高まる[15]

K5/K14中間径フィラメントはデスモプラキンプラコフィリン1英語版を介して基底細胞のデスモソームに固定されており、それによって隣接細胞と連結されている[16]ヘミデスモソームでは、プレクチンBPAG1が膜貫通タンパク質α6β4インテグリンBP180に結合し、基底細胞のK5/K14フィラメントを基底板英語版へ連結している[14]

臨床的意義[編集]

単純型表皮水疱症[編集]

単純型表皮水疱症(EBS)は、K5またはK14のいずれかの変異と関連した、皮膚に水疱が形成される遺伝疾患である[9][17][18]。EBSの原因となる変異は主にミスセンス変異であるが、少数の症例では挿入または欠失が原因となっている。こうした変異はドミナントネガティブとして作用し、変異ケラチンタンパク質は細胞骨格の構造や完全性に干渉する[9]。こうした細胞骨格の組織化の異常によってヘミデスモソームやデスモソームへの固定が失われ、基底細胞どうしや基底層との連結が失われる[16][19]

EBSの重症度は、変異を有するケラチンの種類とともに、タンパク質内で変異が生じた位置にも依存していることが観察されている。ロッドドメイン両端(HIMやHTM)に位置する「ホットスポット」と呼ばれる10–15残基からなる2つの領域に生じた変異は、より重篤なEBSと関連している傾向がみられ、その他の部位の変異は通常は比較的軽症型となる。ホットスポット領域にはαヘリックスからなるロッドの開始部位や終結部位が含まれているため、こうした部位の変異はヘリックスの安定化やヘテロ二量体形成に大きな影響が生じることが多い[12][17]

がん[編集]

ケラチン5は、乳がんや肺がんなど、いくつかの種類のがんでバイオマーカーとして機能する[10][11]。多くの場合、ケラチン6英語版に対しても反応するサイトケラチン5/6抗体英語版を用いて、ケラチン6と合わせて検査が行われる[20]

Basal-like乳がん英語版は標的治療が存在しないため、他の種類の乳がんよりも予後が悪い傾向がある[11][21][22]。こうした乳がんはHER2エストロゲン受容体プロゲステロン受容体を発現していないため、他の乳がんに対して著効するトラスツズマブ(ハーセプチン)による治療やホルモン療法に対して応答しない。K5の発現は基底細胞のみでみられるため、basal-like型乳がんの患者をスクリーニングし、効果のない治療を受けることがないようにするための重要なバイオマーカーとして機能する[21]

肺がんに関する研究では、扁平上皮がんではK5の発現レベルが上昇しており、K5を発現している幹細胞から生じたものである可能性が高いことが示されている[10]。K5は中皮腫のマーカーとしても機能し、肺腺がんとの鑑別に利用される場合がある[23]

同様に、乳腺の乳頭腫はK5陽性であり、乳頭がんはK5陰性であるため、両者の鑑別に利用される場合がある[24]。また、基底細胞がん移行上皮がん唾液腺腫瘍胸腺腫のマーカーとしても機能する[23]

K5の発現は、上皮間葉転換を起こしつつある細胞の中間型表現型と関連づけられている。この過程は腫瘍のプログレッションや転移に大きな役割を果たしており、腫瘍細胞が体内を移動して遠隔部位でコロニー形成を行う過程を補助している。そのため、K5は基底細胞の転移を特定するために有用である可能性がある[25]

出典[編集]

  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000186081 - Ensembl, May 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000061527 - Ensembl, May 2017
  3. ^ Human PubMed Reference:
  4. ^ Mouse PubMed Reference:
  5. ^ Entrez Gene: KRT5 keratin 5 (epidermolysis bullosa simplex, Dowling-Meara/Kobner/Weber-Cockayne types)”. 2024年5月18日閲覧。
  6. ^ “Sequence and expression of a type II keratin, K5, in human epidermal cells”. Molecular and Cellular Biology 8 (1): 486–93. (Jan 1988). doi:10.1128/mcb.8.1.486. PMC 363157. PMID 2447486. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC363157/. 
  7. ^ “The sequence of the human epidermal 58-kD (#5) type II keratin reveals an absence of 5' upstream sequence conservation between coexpressed epidermal keratins”. DNA 7 (5): 337–45. (Jun 1988). doi:10.1089/dna.1.1988.7.337. PMID 2456903. 
  8. ^ a b c d e “Mutations in the non-helical linker segment L1-2 of keratin 5 in patients with Weber-Cockayne epidermolysis bullosa simplex”. Journal of Cell Science 107 (4): 765–74. (Apr 1994). doi:10.1242/jcs.107.4.765. PMID 7520042. 
  9. ^ a b c d e f “Development of allele-specific therapeutic siRNA for keratin 5 mutations in epidermolysis bullosa simplex”. The Journal of Investigative Dermatology 131 (10): 2079–86. (Oct 2011). doi:10.1038/jid.2011.169. PMID 21716320. 
  10. ^ a b c “The role of stem cells in airway repair: implications for the origins of lung cancer”. Chinese Journal of Cancer 32 (2): 71–4. (Feb 2013). doi:10.5732/cjc.012.10097. PMC 3845611. PMID 23114089. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3845611/. 
  11. ^ a b c “Expression of cytokeratins 17 and 5 identifies a group of breast carcinomas with poor clinical outcome”. The American Journal of Pathology 161 (6): 1991–1996. (Dec 2002). doi:10.1016/S0002-9440(10)64476-8. PMC 1850928. PMID 12466114. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1850928/. 
  12. ^ a b Shinkuma, Satoru; Nishie, Wataru; Jacyk, Witold K.; Natsuga, Ken; Ujiie, Hideyuki; Nakamura, Hideki; Akiyama, Masashi; Shimizu, Hiroshi (2013-09-04). “A novel keratin 5 mutation in an African family with epidermolysis bullosa simplex indicates the importance of the amino acid located at the boundary site between the H1 and coil 1A domains”. Acta Dermato-Venereologica 93 (5): 585–587. doi:10.2340/00015555-1538. ISSN 1651-2057. PMID 23450297. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23450297. 
  13. ^ a b “Sequences 5' of the bovine keratin 5 gene direct tissue- and cell-type-specific expression of a lacZ gene in the adult and during development”. Differentiation; Research in Biological Diversity 58 (1): 53–64. (Nov 1994). doi:10.1046/j.1432-0436.1994.5810053.x. PMID 7532601. 
  14. ^ a b c Bouameur, Jamal-Eddine; Favre, Bertrand; Fontao, Lionel; Lingasamy, Prakash; Begré, Nadja; Borradori, Luca (2014-11). “Interaction of plectin with keratins 5 and 14: dependence on several plectin domains and keratin quaternary structure”. The Journal of Investigative Dermatology 134 (11): 2776–2783. doi:10.1038/jid.2014.255. ISSN 1523-1747. PMID 24940650. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24940650. 
  15. ^ a b “'Hard' and 'soft' principles defining the structure, function and regulation of keratin intermediate filaments”. Current Opinion in Cell Biology 14 (1): 110–22. (Feb 2002). doi:10.1016/S0955-0674(01)00301-5. PMID 11792552. 
  16. ^ a b Intong, Lizbeth R. A.; Murrell, Dédée F. (2012). “Inherited epidermolysis bullosa: new diagnostic criteria and classification”. Clinics in Dermatology 30 (1): 70–77. doi:10.1016/j.clindermatol.2011.03.012. ISSN 1879-1131. PMID 22137229. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22137229. 
  17. ^ a b “A novel keratin 5 mutation (K5V186L) in a family with EBS-K: a conservative substitution can lead to development of different disease phenotypes”. The Journal of Investigative Dermatology 116 (6): 964–9. (Jun 2001). doi:10.1046/j.1523-1747.2001.01334.x. PMID 11407988. .
  18. ^ Bardhan, Ajoy; Bruckner-Tuderman, Leena; Chapple, Iain L. C.; Fine, Jo-David; Harper, Natasha; Has, Cristina; Magin, Thomas M.; Marinkovich, M. Peter et al. (2020-09-24). “Epidermolysis bullosa” (英語). Nature Reviews Disease Primers 6 (1): 78. doi:10.1038/s41572-020-0210-0. ISSN 2056-676X. PMID 32973163. https://www.nature.com/articles/s41572-020-0210-0. 
  19. ^ Bouameur, Jamal-Eddine, et al. "Interaction of plectin with keratins 5 and 14: dependence on several plectin domains and keratin quaternary structure." Journal of Investigative Dermatology 134.11 (2014): 2776-2783.
  20. ^ Robert Terlević, Semir Vranić. “Cytokeratin 5/6”. 2024年5月25日閲覧。 Topic Completed: 3 June 2019. Revised: 8 December 2019
  21. ^ a b “Basal-like breast cancer defined by five biomarkers has superior prognostic value than triple-negative phenotype”. Clinical Cancer Research 14 (5): 1368–76. (Mar 2008). doi:10.1158/1078-0432.CCR-07-1658. PMID 18316557. 
  22. ^ “Gene expression profiling of breast cancer”. Annual Review of Pathology 3: 67–97. (2008). doi:10.1146/annurev.pathmechdis.3.121806.151505. PMID 18039137. 
  23. ^ a b “Expression of cytokeratin 5/6 in epithelial neoplasms: an immunohistochemical study of 509 cases”. Modern Pathology 15 (1): 6–10. (Jan 2002). doi:10.1038/modpathol.3880483. PMID 11796835. 
  24. ^ Wang, Yu; Zhu, Jin-fu; Liu, Ying-ying; Han, Gui-ping (2013-01-18). “An analysis of cyclin D1, cytokeratin 5/6 and cytokeratin 8/18 expression in breast papillomas and papillary carcinomas”. Diagnostic Pathology 8: 8. doi:10.1186/1746-1596-8-8. ISSN 1746-1596. PMC 3571902. PMID 23327593. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23327593. 
  25. ^ “The epithelial-mesenchymal transition (EMT) phenomenon”. Annals of Oncology 21 (Suppl 7): vii89–vii92. (Oct 2010). doi:10.1093/annonc/mdq292. PMC 3379967. PMID 20943648. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3379967/. 

関連文献[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]