2024年7月23日火曜日

イネキシンの構造と機能

イネキシンは無脊柱動物にみられるギャップ接合を形成する
細胞接着分子で構造的にはコネキシンと類似し、
細胞膜上で半チャンネルを形成します。
イネキシンもコネキシンと同様に6量体を形成します。
この6量体半チャンネル構造をイネクソン(Innexon)と呼びます。
イネキシンの構造単位も4回膜貫通構造を取り、
細胞外に2つ、細胞内に1つのループ構造が見られるという点で
コネキシンと細かい構造も類似しています。
(構造:参考文献(5) Figure 2)
但し、遺伝子配列としては互いに相同性は見られません。
無脊柱動物(Invertebrates)の特徴は
柱がない:無脊柱動物は脊柱(背骨)を持たない動物です。
体の構造:一般に体が柔らかいか、外骨格(昆虫や甲殻類など)を持っています。
分類の多様性:無脊柱動物には昆虫、甲殻類、軟体動物(例えばカタツムリやイカ)、環形動物(ミミズなど)、刺胞動物(クラゲやサンゴ)など、多くの異なるグループが含まれます。
神経系:比較的単純な神経系を持つことが多く、神経節(ガングリオン)が中心となります。
これらがあります。
人間を含む脊柱動物と無脊柱動物の共通の前駆生物種は
初期の後生動物(Urmetazoan):原始的な多細胞生物で、組織や器官の分化がほとんど
これです。
組織や器官の分化はないものの、多細胞生物であるので
ギャップ接合があるかどうかは不明ですが、
この時にすでに存在していたかもしれません。
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イネキシンは胚形成、生殖プロセス、シナプス形成などに関連し
様々な無脊柱動物の細胞種で発現が見られます。
生殖プロセスではイネキシン5が欠乏することによって、
生殖に関わる精子や卵子が形成されなかったとされています(3)。
機能もコネキシンと類似する部分があります。
すなわち、細胞間のチャンネルとして機能し、
イオン、代謝物質などを細胞間で伝達させます。
代謝物質では例えば、グルコース、グルタミン酸、
グルタチオン、アデノシン、NAD+、ATPなどが含まれます(1)。
線虫(C elegans)ではイネキシンがどのように脳神経系の機能に
関わるか特に体の中で詳しく調べられています(1)。
イネキシンはシナプス形成だけではなく、
神経伝達に関わるイオンをシナプス間で交換することから
動き、リズム、記憶、感覚系など様々な神経機能と関連します(1)。
イネキシンはコネキシン同様にイオンを通過させます。
筋組織の収縮に必要なカルシウムイオンの交換も行う事から
人と同様に筋肉系の運動に関連します(1)。
他には腎臓の機能にも関わり、ギャップ接合を閉鎖すると
利尿機能が阻害されたことも示されています(1)。
生物の細胞内のほとんどは水なので、
細胞内のイオン濃度がギャップ接合が閉じられることによってバランスが崩れ
局在化すると、水分の流れの制御性が同様に失われ
適切に細胞外の尿路に水分を排出できなくなると考えられます。
従って、原理的にイオン濃度の交換が細胞間で
ギャップ接合を通じてできなくなると
人を含めた生物種に関わらず、利尿作用に影響が出ると考えられます。
腎臓は体液のフィルター機能がありますが、
コネキシンが腎臓疾患と関連がある事はすでに示されています(4)。
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イネキシン遺伝子は
Hm-inx14, Hm-inx15, Hm-inx16, and Hm-inx17 
Hm-inx3, Hm-inx7, Hm-inx9a, Hm-inx9b, and Hm-inx13 
これらを含めて21種類の確認されています(2)。
従って、コネキシン同様にサブタイプが存在します。

(参考文献)
(1)
Juan Güiza,1 Iván Barría,1 Juan C. Sáez,2,3 and José L. Vega1
Innexins: Expression, Regulation, and Functions
Front Physiol. 2018; 9: 1414.
(2)
Brandon Kandarian 1, Jasmine Sethi, Allan Wu, Michael Baker, Neema Yazdani, Eunice Kym, Alejandro Sanchez, Lee Edsall, Terry Gaasterland, Eduardo Macagno
The medicinal leech genome encodes 21 innexin genes: different combinations are expressed by identified central neurons
Dev Genes Evol. 2012 Mar;222(1):29-44.
(3)
Paolo Gabrieli     et al.
Sperm-less males modulate female behaviour in Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae)
Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume 79, December 2016, Pages 13-26
(4)
Elena Roger,1,2 Louis Boutin,1,2,3,4 and Christos E. Chadjichristos
The Role of Connexin 43 in Renal Disease: Insights from In Vivo Models of Experimental Nephropathy
Int J Mol Sci. 2022 Nov; 23(21): 13090.
(5)
Atsunori Oshima, Kazutoshi Tani & Yoshinori Fujiyoshi 
Atomic structure of the innexin-6 gap junction channel determined by cryo-EM
Nature Communications volume 7, Article number: 13681 (2016) 
 

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