バーシカンの構造と機能

バーシカン(Versican)は、
「コンドロイチン硫酸プロテオグリカンコアタンパク質2」
「コンドロイチン硫酸プロテオグリカン2（CSPG2）」
「PG-M」という別名があります。
- アグリカン(軟骨に豊富に存在)
- ブレビカン
- ニューロカン(神経系のプロテオグリカン)
これら他のメンバーとともに、レクチカンタンパク質ファミリーに属します。

さまざまなヒト組織に存在する
表面的には1,000kDa以上の大型の細胞外マトリックスプロテオグリカンです。

(1:Figure 1,2)のように
1- 球状のN末端ドメイン(G1)
2- G2ドメイン
3- 糖鎖連結領域(GAG)
4- 球状のC末端ドメイン(G3)
これらを構造的に要します。

1- 球状のN末端ドメイン(G1)
- Singal peptide
- Ig-like domain
- Tandem repeat(HA-binding repeats)
これらのドメイン構造があり、
ヒアルロン酸などの他の細胞外マトリックス、
タンパク質と結合活性を持ちます

2- G2ドメイン
- Tandem repeat(HA-binding repeats)

3- 糖鎖連結領域(GAG)
コンドロイチン硫酸が側鎖として多数結合します。
この糖鎖は
- CD44
- L, P-セレクチン
- ケモカイン
- LDL
- 糖脂質
これらと結合活性を持ちます。
従って、この部分は免疫系細胞と相互作用します。
免疫細胞のひきつけは
癌や肺のなどの組織の炎症時にバーシカン発現亢進され、
組織局所的な免疫機能と関連するかもしれません。
sialyl Lewis xはセレクチンと特異的結合親和性を持ちます(4)。
ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸の
硫酸基の位置、水和特性、それによる立体構造が
これと類似性を持つ場合、
セレクチンを特異的にひきつけるかもしれません。

(1:Figure 1)、また分子量が1,00kDaを超えるように
バーシカンは糖鎖結合領域を多く持ちます。
免疫細胞は血液中などを高速で移動していますから、
炎症部位が生じたときにケモカインなどによって
走化性を示し、標的部位に集まったとしても、
減速には限界がありますから、
細胞外マトリックスの糖鎖と結合するための
位置精度には常に基質と結合している細胞と比べて
どうしても劣る傾向がおそらくあります。
従って、免疫細胞を効率的に捕獲するためには
認識部分の分子量を多くとって、
広範囲で捕獲するような構造がおそらく必要です。
その点で、バーシカンはGAG領域が長いので
免疫細胞識別性に優れるということはあるかもしれません。
また、免疫細胞がバーシカン構造上を
ローリングしながら移動する際(9)、
その可動性のも高程度の高分子構造は貢献するかもしれません。
バーシカンのGAGの大きさは数百nmで
免疫細胞が数十μmなので免疫細胞のほうが100倍大きいですが、
捕獲面積としては十分な大きさで、
特に免疫細胞はシナプス形成などすることから(10)
複数の表面タンパク質で結合部位を認識する特性を持ちます。
すなわち、バーシカンは複数の糖鎖で
免疫細胞の複数の表面タンパク質を
同時に結合している可能性があります。

ケモカインも結合因子となっていることも合わせて、
バーシカンが炎症性免疫機能に高い親和性を持って寄与すること(6)。
上述した観点は一部説明するかもしれません。
このようなバーシカンの
移動性ある糖鎖結合性のある物質を捕獲する(かもしれない)能力は
組織の中ではより動性の高い神経系でも重要かもしれません(7,8)。


4- 球状のC末端ドメイン(G3)
- Epidermal growth factor
- Carbohydrate recognition domain
- Complement binding protein
これらを持ちます。
Epidermal growth factor
-- フィブリリン1,2
-- PSGL-1
Carbohydrate recognition domain
-- インテグリンβ1
-- テナスシンR,C
-- PSGL-1
Complement binding protein
-- フィブロネクチン
これらと結合活性を持ちます。

選択的スプライシングによって、
5つのアイソフォーム（V0、V1、V2、V3、V4）で存在します。
V0の中央ドメインは、GAG-αおよびGAG-βドメインの両方
V1アイソフォームはGAG-βドメイン
V2はGAG-αドメイン
V3はGAG結合ドメイン無
V4はGAG-βドメインの一部
これらを持っています(5)。
従って、アイソフォームの違いは
糖鎖を側鎖として形成する中央ドメインの構造の違いによります。
例えば、V3はグリコサミノグリカン領域がないため、
分子量は小さく74kDaしかありません(1)。

バーシカンは炎症が生じているときに
リンパ球を組織に誘導する働きがおそらくありますが、
リンパ球、骨髄系免疫細胞自身もそうした炎症反応に応じて
細胞内のバーシカンコーディング領域の転写活性を上げて
バーシカンを分泌する機序があります(11,12)。


(参考文献)
(1)
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The interaction of versican with its binding partners
Cell Research volume 15, pages483–494 (2005)
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Werner Paulus, MD, Inge Baur, BA, Marfa T. Dours-Zimmermann, MS, Dieter R. Zimmermann, PhD
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Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, Volume 55, Issue 5, May 1996, Pages 528–533
(3)
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Glycobiology. 2015 Mar;25(3):243-51.
(4)
Masahiro SAKAGAMI, Kazutoshi HORIE, Kazutaka NAKAMOTO, Takayuki KAWAGUCHI, Hiroshi HAMANA
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Chemical and Pharmaceutical Bulletin 2000 年 48 巻 9 号 p. 1256-1263
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(6)
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(7)
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Versican G3 domain regulates neurite growth and synaptic transmission of hippocampal neurons by activation of epidermal growth factor receptor
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