上皮成長因子受容体
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上皮成長因子受容体(じょうひせいちょういんしじゅようたい、Epidermal Growth Factor Receptor; EGFR)は、細胞の増殖や成長を制御する上皮成長因子 (EGF) を認識し、シグナル伝達を行う受容体である[1]チロシンキナーゼ型受容体で、細胞膜を貫通して存在する分子量170 kDa(キロダルトン)の糖タンパクである。HER1、ErbB1とも呼ばれる。

EGFRの発現は上皮系、間葉系、神経系起源の多様な細胞でみられる。細胞膜上にあるこの受容体に上皮成長因子 (EGF) が結合すると、受容体は活性化し、細胞を分化、増殖させる。正常組織において細胞の分化、発達、増殖、維持の調節に重要な役割を演じているが、このEGFRに遺伝子増幅や遺伝子変異、構造変化が起きると、発癌、および癌の増殖、浸潤、転移などに関与するようになる。細胞表面のEGFRにEGFなどのリガンドが結合すると、EGFRはリン酸化(赤)され、引き続きMAPK経路(緑)、JAK-STAT経路(ピンク)、PI3K-AKT経路(黄)などの細胞内経路が活性化して核内にシグナルを伝達する。その結果、細胞増殖、アポトーシス抑制、血管新生、浸潤・転移などがおこる。
発見の歴史

1975年線維芽細胞表面上にEGF特異的受容体の存在が報告され[2]、その後1978年にA431ヒト癌細胞株において170 kDaのタンパクとして同定された[3]1984年、トリ赤芽球症ウイルス avian erythroblastic leukemia virus のもつがん遺伝子 v-erbB [4]の配列とEGFRの配列が非常に似通っていることが報告され[5]、がん遺伝子 erbB の遺伝子産物とEGFRが同一のものであることが判明した。その後、v-erbB に相当するヒト遺伝子にはEGFR遺伝子だけでなくHER2遺伝子もあることが判明し[6]、EGFR遺伝子は erbB1、HER2遺伝子は erbB2 と呼ばれるようになった。
構造

EGFRはチロシンキナーゼ型受容体の中でも、構造上の類似性から、ErbBファミリーとよばれる型の受容体に属する。ErbBファミリーには、ErbB1 (= EGFR)、ErbB2 (= HER2)、ErbB3 (= HER3)、ErbB4 (= HER4) の4つが属する。これらは共通した構造をもち、3つの領域(ドメイン)、つまり、細胞外領域、細胞膜貫通領域、細胞内領域からなる。細胞外領域はリガンド結合部位をもち、ここにリガンドが結合すると、受容体が活性化する。

EGFRは621アミノ酸の細胞外領域、23アミノ酸の膜貫通領域、542アミノ酸の細胞内領域を持ち[7]、リガンドとして上皮成長因子 (EGF) のほか、TGF-αアンフィレギュリン (amphiregulin)、ヘパリン結合EGF様増殖因子 (Heparin-binding EGF-like Growth Factor; HB-EGF)[8] などと結合する。

受容体が活性化すると受容体は細胞膜上を移動し、他の受容体に結合して二量体を形成する。EGFRはEGFR同士、あるいは他のErbBファミリー受容体と二量体を形成する[9]。二量体を形成すると、細胞内領域にあるチロシンキナーゼ部位は、アデノシン三リン酸 (ATP) を利用して、受容体細胞内領域にあるチロシン残基をリン酸化する。チロシンがリン酸化されると、細胞内のさまざまなタンパク質がつぎつぎと活性化していき(シグナル伝達)、細胞の機能や構造に変化を与える[10]

EGFRは、上皮細胞の角化層、重層扁平上皮細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞の各所に存在する[11]。皮膚表面において、EGFRが最も顕著に発現する層は基底層である。基底層より浅い層では発現量が減る(しかし、発現自体は見られる)[12]
シグナル伝達詳細は「プロテインキナーゼ」を参照

EGFRをはじめとする受容体型チロシンキナーゼは、細胞外(血液や体液中)にある成長因子による刺激を細胞内に伝え、その刺激をシグナル伝達により核にまで伝えていく。その結果、核内では転写活性が高まってタンパクが合成されたり細胞の機能や構造を変化させる。

EGFRのシグナル伝達経路として、Ras/Raf/MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ)経路、PI3K(Phosphoinositide-3 Kinase、ホスホイノシトール3キナーゼ)/Akt経路、Jak/STAT経路の3つが重要である。このシグナル伝達の結果、細胞は分化、増殖の方向にむかう。Ras/Raf/MAPK経路は、主に細胞増殖 prolifiration と生存 survival に関与し、PI3K/Akt経路は主に細胞成長 cell growth や抗アポトーシス、浸潤、遊走に関与する[13]
機能

EGFRは体内のさまざまな細胞の増殖、臓器の発達・形成に重要な働きを示す。EGFR遺伝子を人為的に欠損させたマウス(ノックアウトマウス)は胎生期に死亡する[14]か、あるいは皮膚消化管といった臓器の上皮に重度の発達障害を起こす[15][16]。一方、EGFRのリガンドであるEGFやアンフィレギュリン[17]、TGF-α[18][19]、HB-EGFのノックアウトマウスは、角膜や皮膚、毛髪などに軽度の発達障害を起こすのみであることから、上皮細胞の発達には、EGFなどリガンドよりも受容体の方が重要であるとされる。

また、EGFRは細菌に対する皮膚の防御機構にも関与する。ヒトの皮膚は、天然の抗生物質であるディフェンシンを産生して細菌、特にグラム陽性球菌から生体を防御しているが、皮膚の細胞のEGFRは、HB-EGFの受容体としてこのディフェンシン産生に関与している[20]

動物実験では、視床下部の室傍核下部領域 hypothalamic subparaventricular zone のEGFRは、視交叉上核の産生するTGF-αの受容体として、概日リズムつまり体内時計の調節や、行動の活発さの調節にも関与している。EGFRの機能が低下した夜行性マウスは、日中の行動が活発となり、光にさらされても行動が抑制されなかった[21]
遺伝子

ヒトEGFR遺伝子は7番染色体短腕 (7p12) に存在する[22]。EGFR遺伝子は全長約200 kbで、28のエクソンと27のイントロンからなる[23]。エクソン1 - 16は細胞外領域をコードし、エクソン17は膜貫通領域を、エクソン18-28は細胞内領域をコードする。細胞内領域のうち、チロシンキナーゼ部位はエクソン18-24にコードされ、C末端領域はエクソン25-28にコードされる。
悪性腫瘍におけるEGFR
過剰発現

EGFRはさまざまな悪性腫瘍で過剰発現がみられる。腎癌の50-90%、非小細胞肺癌の40-80%、前立腺癌の40-80%、頭頸部癌の36-100%、卵巣癌の35-70%、胃癌の33-74%、大腸癌の25-77%、乳癌の14-91%等で過剰発現がみられる[24]。癌のEGFR過剰発現は予後不良因子である[25][26]

また、下記に示すようなEGFRの構造異常がいくつか知られている。これらの変異は、EGFRの過剰発現を伴うことが多いが、伴わないこともある。
細胞外領域の変異

1988年ヒト多型性神経膠芽腫細胞から、細胞外領域が欠損した140 kDaのEGFRが発見された[27]


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