フィブロネクチン
フィブロネクチンのいろいろな機能は、細胞接着・細胞伸展を促進することが根源である。
まず、in vitroでの細胞接着・細胞伸展のようすを述べよう。
前述したように、1970年代後半、欧米のいくつかの研究室が、フィブロネクチンの細胞接着活性を、独立に同時に発見した。代表例をあげると、1976年、米国・NIH・国立がん研究所のケネス・ヤマダがフィブロネクチンの細胞接着活性を発見した。
細胞接着活性を簡便・容易で定量的に測定する方法も確立した。フィブロネクチン溶液を培養皿や6穴〜96穴マイクロプレートに入れ、1時間ほど室温放置すると、微量のフィブロネクチンが容器(培養皿やマイクロプレート)の底面に吸着する。その上に、生きた培養細胞をまくと、60〜90分で、細胞は容器底面に接着し、丸い球形の細胞が伸展し、三角形-五角形の形状になる(細胞伸展)(図5)。フィブロネクチンをまかない容器(対照実験)では細胞は丸い形状のままである。必要なら細胞を固定・染色し、顕微鏡下で、全細胞中の伸展した細胞数を数え、細胞接着活性を数値化する。
細胞接着・伸展に必要な条件は、溶液中の二価カチオン(Ca 、Mg)、中性pH、30-37 °Cという生体内の通常の条件である。タンパク質合成阻害剤や核酸合成阻害剤を加えても接着・伸展する。
1976年、細胞性フィブロネクチンや血漿フィブロネクチンと少し異なるフィブロネクチンが羊水中に見つかり、羊水フィブロネクチン (amniotic fluid fibronectin) と命名された。後に胎児性フィブロネクチンと呼ばれるフィブロネクチンである。
ヒトを例に存在部位を示す。
細胞 線維芽細胞と肝細胞が典型的な合成細胞だが、未分化軟骨細胞、筋細胞、好中球、マクロファージ、シュワン細胞、ケラチノサイト、上皮細胞などほとんどすべての細胞がフィブロネクチンを合成し細部外に分泌する。神経細胞、神経堤細胞などは合成しない。
体液中 血漿中に約0.3 mg/mL、血清中に約0.2 mg/mL。ただし、細胞培養に用いるウシ胎児血清では約0.03 mg/mLと成牛血清の1/10の濃度である。精液には血漿の数倍の高濃度で存在し、羊水には約0.08 mg/mLの濃度で存在する。健常人の関節の滑液に約0.15 mg/mLある。慢性関節リウマチになるとその倍の濃度になる。尿、乳、唾液、眼の水様体、脳脊髄液などには数μg/mLの低濃度であるが存在する。
器官・組織レベル 体液(上記)と、腎、脳、筋肉、軟骨などほぼすべての器官の結合組織や基底膜に存在する。
生物種による分布では、ヒトはもちろん、哺乳動物、鳥類、両生類、魚類、は虫類に存在する。無脊椎動物のショウジョウバエ、ウニ、にも見つかっている。海綿も報告されているが、データは充分ではない。単細胞生物(含・原生動物)、原核生物(含・細菌)、植物には見つかっていない。
アスパラギン側鎖のアミドのN原子に糖鎖付加する。
フィブロネクチンでは、2番目のII型モジュール、8番目のI型モジュール、3番目、5番目、7番目のIII型モジュール、V領域に付加している。
米国の西海岸のワシントン大学・箱守仙一郎研究室の関口清俊がこの解析に貢献し、NIH・国立がん研究所・ケネス・ヤマダ研究室で林正男が、ヘパリン結合ドメインを皮切りに、未解決のドメインを解明し、全ドメイン構造を完成した。
フィブロネクチンのドメイン構造を、単量体のN末端からC末端に向けて説明する(図2)。
N末端側にフィブリン、ヘパリン、黄色ブドウ球菌、第XIII因子に結合する29 kDaのドメインがある。ここはフィブロネクチンの自己会合ドメインでもある。「会合(アセンブリー)ドメイン」とも呼ばれ、フィブロネクチンが自己会合するのに必要なドメインである。
次いで、コラーゲン(およびゼラチン)、組織トランスグルタミナーゼ (transglutaminase, TGase) に結合する43 kDaのドメインがある。
次に約20 kDaの自己会合ドメインがある。
さらに、細胞に結合する約100 kDaの細胞接着ドメインがある。
さらに、ヘパリン、シンデカン、フィビュリン-1(fibulin-1、フィブリンとは別の細胞外マトリックス分子)、レトロウイルス、ジペプチジル・ペプチダーゼIVに結合する約38 kDaまたは24 kDaのドメインがある。
そして、フィブリンに結合する約34 kDaのドメインがある。
最後にA鎖とB鎖を2個のシステインがS–S結合(ジスルフィド結合)を介して結ぶC末端の約5 kDaの部分となる。