サイトカイン：特性、種類、機能、例 - 生物学 - 2025

サイトカインまたはサイトカインは、好中球、単球、マクロファージおよびリンパ球（B細胞及びT細胞）：体内のいくつかの細胞型、白血球などの免疫系の、特に細胞によって産生されるシグナル伝達タンパク質または可溶性糖タンパク質です。

多くの場合、プロテインキナーゼシーケンス（サイクリックAMP経路など）に関連する長く複雑なシグナル伝達カスケードをトリガーする他の特定の受容体結合因子とは異なり、サイトカインはより直接的な効果を発揮します。

インターフェロンアルファとして知られている組換えヒトサイトカインの構造（出典：ウィメディア・コモンズ経由のネビット・ディルメン）

これらの可溶性因子は、核に進入して特定の遺伝子セットの転写を刺激することができるため、遺伝子転写に直接機能を有するタンパク質を直接活性化する受容体に結合します。

最初のサイトカインは60年以上前に発見されました。しかし、それらの多くの分子特性はかなり後でした。神経成長因子、インターフェロン、およびインターロイキン1（IL-1）は、最初に説明されたサイトカインでした。

「サイトカイン」という名前は一般的な用語ですが、文献ではそれらを生成する細胞に関して区別されています。したがって、リンホカイン（リンパ球によって生成される）、モノカイン（単球によって生成される）、インターロイキン（白血球によって生成され、他の白血球に作用する）などがあります。

彼らは特に脊椎動物で豊富ですが、それらの存在はいくつかの無脊椎動物で決定されています。例えば、哺乳動物の体内では、それらは相加的、相乗的、拮抗的機能を有することができ、またはそれらは互いに活性化することさえできる。

それらはオートクリン作用を持つことができます。つまり、それらはそれらを生産する同じ細胞に作用します。またはパラクリン。これは、それらが1つのタイプの細胞によって生成され、周囲の他の細胞に作用することを意味します。

特徴と構造

すべてのサイトカインは「多面的」です。つまり、サイトカインは複数のタイプの細胞で複数の機能を持っています。これは、これらのタンパク質に応答する受容体が多くの異なる種類の細胞で発現しているためです。

いくつかのタイプのサイトカインが生物学的効果を収束させることができるため、それらの多くの間にはいくらかの機能的冗長性があると決定されており、これはそれらの受容体における配列類似性に関連していることが示唆されている。

細胞シグナル伝達プロセスにおける多くのメッセンジャーと同様に、サイトカインは非常に低濃度で強力な作用を示すため、受容体が非常に関連しているという事実により、ナノモルおよびフェムトモルの範囲に入る可能性があります。

一部のサイトカインは、サイトカインの「カスケード」の一部として機能します。すなわち、それらが相乗的に作用することは一般的であり、それらの調節はしばしば他の阻害性サイトカインおよび追加の調節因子に依存する。

サイトカインをコードする遺伝子の発現

例えば、一定の造血レベルを維持する必要があるため、いくつかのサイトカインは構成的発現の遺伝子に由来します。

これらの構成的に発現するタンパク質のいくつかは、エリスロポエチン、インターロイキン6（IL-6）、および多くの白血球の分化に寄与する特定の細胞コロニー成長刺激因子です。

他のサイトカインは事前合成され、細胞質ゾルの顆粒、膜タンパク質として保存されるか、細胞表面または細胞外マトリックスへの結合タンパク質と複合体を形成します。

多くの分子刺激は、サイトカインをコードする遺伝子の発現を積極的に調節します。他のサイトカインの遺伝子発現を増加させるこれらの分子のいくつかがあり、他のサイトカインの作用を制限する阻害機能を有するものも多くあります。

処理による制御

サイトカインの機能は、これらのタンパク質の前駆体型の処理によっても制御されます。それらの多くは当初、可溶性因子になるためにタンパク質分解的切断を必要とする不可欠な活性膜タンパク質として生産されます。

このタイプの生産管理下のサイトカインの例は、上皮成長因子EGF（英語の「E pidermal G rowth F actor」から）、腫瘍成長因子TGF（英語の「T umoral G rowth F actor」から）、インターロイキン1β（IL-1β）および腫瘍壊死因子TNFα（英語の「腫瘍N壊死因子」から）。

他のサイトカインは、活性化するために酵素的に処理する必要がある不活性な前駆体として分泌され、特定のサイトカインのこの処理に関与するいくつかの酵素は、システインプロテアーゼカスパーゼファミリーのタンパク質を含みます。

構造の概要

サイトカインの重みは非常に変動しやすいため、範囲は約6 kDaから70 kDaの間で定義されています。

これらのタンパク質は非常に多様な構造を持ち、アルファらせんのバレル、平行または逆平行のβ折りたたみシートの複雑な構造などで構成されています。

タイプ

サイトカインにはいくつかの種類のファミリーがあり、科学の世界で毎日発見されている類似の機能と特性を持つタンパク質の非常に多様性を考慮して、その数は増え続けています。

その命名法は、その起源、それを定義した最初のバイオアッセイ、その機能など、さまざまなパラメーターに基づいているため、体系的な関係からはほど遠いものです。

サイトカインの分類に関する現在のコンセンサスは、本質的に、高度に保存された特性を持つ少数の家族に含まれる受容体タンパク質の構造に基づいています。したがって、サイトゾル部分の配列の類似性に従ってグループ化されたサイトカイン受容体の6つのファミリーがあります。

1. I型受容体（ヘマトポエチン受容体）：サイトカインであるインターロイキン6Rおよび12 R（IL-6RおよびIL-12R）と、細胞コロニー形成の刺激に関与するその他の因子が含まれます。それらはBおよびT細胞の活性化に影響を与えます。
2. II型受容体（インターフェロン受容体）：これらのサイトカインには抗ウイルス機能があり、受容体はフィブロネクチンタンパク質に関連しています。
3. TNF受容体（腫瘍壊死因子、英語「T腫瘍N壊死因子」）：p55 TNFR、CD30、CD27、DR3、DR4などとして知られる因子である「炎症誘発性」サイトカインです。
4. Toll / IL-1様受容体：このファミリーには多くの炎症誘発性インターロイキンがあり、その受容体は一般に細胞外セグメントにロイシンリピートリッチ領域を持っています。
5. チロシンキナーゼ受容体：このファミリーには、腫瘍増殖因子（TGF）などの増殖因子や、細胞コロニーの形成を促進する他のタンパク質の機能を備えた多くのサイトカインがあります。
6. ケモカイン受容体：このファミリーのサイトカインは本質的に走化性機能を有し、それらの受容体は6つを超える膜貫通セグメントを持っています。

サイトカインの受容体は、可溶性または膜結合型であり得る。可溶性受容体は、シグナル伝達プロセスにおいてアゴニストまたはアンタゴニストとして作用することにより、これらのタンパク質の活性を調節することができます。

多くのサイトカインは、さまざまな種類のインターロイキン（IL）、神経成長因子（NGF）、腫瘍成長因子（TGF）などを含む可溶性受容体を利用しています。

特徴

サイトカインは細胞間の化学的メッセンジャーとして機能しますが、特定のエフェクターの機能を活性化または阻害するために必要であるため、分子エフェクターとして正確に機能するわけではないことを覚えておくことが重要です。

サイトカインの「統合」機能の特徴の1つは、体の防御への関与であり、「免疫系の調節」として要約されています。これは、哺乳動物や他の多くの動物にとって特に重要です。

それらは、造血発達の制御、細胞間コミュニケーションプロセス、ならびに感染因子および炎症性刺激に対する身体の応答に参加します。

それらは通常低濃度で見られるため、組織または体液中のサイトカイン濃度の定量化は、疾患の進行の予測および患者に投与される薬物の効果のモニタリングのためのバイオマーカーとして使用されます。病気の患者。

一般的に、それらはインプラント拒絶反応、アルツハイマー病、喘息、動脈硬化症、結腸癌および他の一般的な癌、うつ病、一部の心臓およびウイルス性疾患、パーキンソン病を含む炎症性疾患のマーカーとして使用されます。敗血症、肝障害など

彼らはどこにいますか？

ほとんどのサイトカインは細胞から分泌されます。他のものは原形質膜で発現することができ、細胞外マトリックスによって構成される空間に「予備」と見なすことができるものに残っているものもあります。

それらはどのように機能しますか？

述べたように、サイトカインはそれらが見つかる環境に依存する生体内効果を持っています。その作用は、他のサイトカインや化学的性質の異なる他の因子が関与するシグナル伝達カスケードや相互作用ネットワークを通じて起こります。

それらは通常、特定の遺伝子の転写因子として直接的または間接的に作用する能力を有する、会合後に活性化または阻害される標的タンパク質を有する受容体との相互作用に参加します。

いくつかのサイトカインの例

IL-1またはインターロイキン1

リンパ球活性化因子（LAF）、内因性発熱物質（EP）、内因性白血球メディエーター（EML）、カタボリン、または単核細胞因子（MCF）とも呼ばれます。

それは多くの細胞型、特にB、T細胞、および単球に多くの生物学的機能を持っています。それは低血圧、発熱、体重減少、およびその他の反応を引き起こします。単球、組織マクロファージ、ランゲルハンス細胞、樹状細胞、リンパ系細胞などから分泌されます。

IL-3

マスト細胞増殖因子（MCGF）、複数コロニー刺激因子（マルチCSF）、造血細胞増殖因子（HCGF）など、他の名前もあります。

それは、赤血球、巨核球、好中球、好酸球、好塩基球、マスト細胞、および他の単球系統の細胞のコロニー形成を刺激する上で重要な機能を持っています。

それは主に活性化T細胞、マスト細胞、および好酸球によって合成されます。

アンジオスタチン

それはプラスミノーゲンに由来し、血管新生阻害剤サイトカインであり、それは、それを新血管新生およびインビボでの腫瘍転移の増殖の強力な遮断剤として機能させる。それは、癌の存在によって媒介されるプラスミノーゲンのタンパク質分解的切断によって生成されます。

上皮成長因子

それは、上皮細胞の成長を刺激することによって作用し、マウスの歯の出現と目の開口を加速します。さらに、それは胃酸分泌の抑制に働き、創傷治癒に関与しています。

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