構造タンパク質は、すなわち、細胞が動物と植物の両方である、全ての真核細胞中に存在する主要なタンパク質です。これらは、皮膚、髪、クモの巣、絹、結合組織、植物細胞壁などの非常に多様な生物学的構造の一部です。
「構造タンパク質」という用語は、コラーゲン、ケラチン、エラスチンなどのタンパク質を指すために一般的に使用されますが、細胞の内部構造の維持に寄与する重要な細胞内構造タンパク質もあります。
構造タンパク質の一種であるタイプIコラーゲン線維の写真（出典：Louisa Howard、Wikimedia Commons経由）
細胞骨格に属するこれらのタンパク質は、オルガネラの細胞内位置も制御し、それらの間の輸送および通信機構を提供します。
一部の構造タンパク質は非常に詳細に研究されており、一般的なタンパク質構造をより深く理解することができます。これらの例は、絹フィブロイン、コラーゲンなどです。
例えば、絹フィブロインの研究から、β折りたたまれたシートの二次タンパク質構造が説明され、コラーゲンで行われた最初の研究から、三重らせんの二次構造が推定された。
したがって、構造タンパク質は、個々の細胞内とそれらが構成する組織内の両方で不可欠です。
特徴
構造タンパク質の機能は非常に多様であり、とりわけ、問題のタンパク質のタイプに依存します。しかし、その主な機能は細胞の構造的完全性を維持することであり、より広い意味では身体構造の維持であると言えるでしょう。
身体構造タンパク質に関する限り、例えば、ケラチンは、とりわけ、保護および被覆、防御、運動などの機能を持っています。
哺乳類や他の動物の皮膚の表皮には、ケラチンからなるフィラメントが多数あります。この層には、さまざまな種類のストレッサーや有害な要素から身体を保護する機能があります。
いばらと羽ペン、角とくちばし、爪と爪は、角質化した組織であり、体の保護と防御の両方に機能があります。
工業的には、多くの動物の羊毛と毛髪は、人体中心的に言えば、衣類やその他の種類の衣類の製造に利用されています。
細胞構造タンパク質
細胞の観点から見ると、構造タンパク質は超越的な機能を持っています。これは、それらが各細胞に特徴的な形状を与える内部フレームワーク、つまり細胞骨格を構成しているためです。
細胞骨格の一部として、アクチン、チューブリン、ミオシンなどの構造タンパク質も、輸送および内部通信機能だけでなく、細胞移動イベント（移動可能な細胞内）にも関与します。
たとえば、繊毛と鞭毛の存在は、アクチンとチューブリンで構成される太いフィラメントと細いフィラメントを構成する構造タンパク質に大きく依存しています。
構造タンパク質とその特性の例
構造タンパク質には非常に多様性があるため、真核生物の中で最も重要で豊富な例のみを以下に示します。
細菌やその他の原核生物は、ウイルスとともに、細胞体に重要な構造タンパク質を持っていますが、最も注目されているのは真核細胞です。
-アクチン
アクチンは、マイクロフィラメントとして知られるフィラメント（アクチンフィラメント）を形成するタンパク質です。これらのマイクロフィラメントは、すべての真核細胞の細胞骨格において非常に重要です。
アクチンフィラメントは2本鎖のらせん状ポリマーです。これらの柔軟な構造は、直径5〜9 nmで、線状ビーム、2次元ネットワーク、または3次元ゲルとして構成されています。
アクチンは細胞全体に分布していますが、細胞骨格の基本的な部分であるため、細胞膜の内面に付着した層または皮質に特に集中しています。
-コラーゲン
コラーゲンは動物に存在するタンパク質であり、特に哺乳類に豊富に存在します。哺乳類には、組織に見られるさまざまな形のタンパク質をコードする少なくとも20種類の遺伝子があります。
それは主に骨、腱、および皮膚に見られ、哺乳類の総タンパク質量の20％以上を構成します（他のタンパク質の割合よりも大きい）。
コラーゲンが見つかる結合組織では、コラーゲンは細胞外マトリックス（基本物質でも構成されます）の線維部分の重要な部分を構成し、大きな張力を支える弾性線維を形成します。
コラーゲン線維の構造
コラーゲン線維は、トロポコラーゲン分子の均一なサブユニットで構成されており、長さは280 nm、直径は1.5 nmです。各トロポコラーゲン分子は、アルファチェーンと呼ばれる3つのポリペプチド鎖で構成されており、それらは三重らせんのように互いに関連しています。
各アルファ鎖は約1000のアミノ酸残基を持ち、グリシン、プロリン、ヒドロキシプロリン、ヒドロキシリジンが非常に豊富です（これはケラチンなどの他の構造タンパク質にも当てはまります）。
検討するコラーゲン繊維の種類に応じて、それらはさまざまな場所にあり、さまざまな特性と機能を持っています。骨や象牙質に固有のものもあれば、軟骨の一部などもあります。
-ケラチン
ケラチンは、表皮で最も豊富な細胞型の1つであるケラチノサイトの最も重要な構造タンパク質です。それは、多くの動物の細胞や外皮にも見られる不溶性の繊維状タンパク質です。
コラーゲンに続いて、ケラチンは哺乳類の体内で2番目に豊富なタンパク質です。皮膚の最外層の実質的な部分であることに加えて、これは髪と羊毛、爪、爪とひづめ、羽と角の主要な構造タンパク質です。
自然界にはさまざまな種類のケラチン（さまざまな種類のコラーゲンに類似）があり、さまざまな機能を持っています。アルファおよびベータケラチンは最もよく知られています。前者は哺乳類のくぎ、角、羽毛、表皮を形成し、後者は爬虫類や鳥のくちばし、鱗、羽に豊富です。
-エラスチン
動物由来の別のタンパク質であるエラスチンは、細胞外マトリックスの重要な成分であり、脊椎動物の多くの組織の弾力性と弾力性に重要な役割を果たしています。
これらの組織には、動脈、肺、靭帯および腱、皮膚、弾性軟骨が含まれます。
エラスチンは、細胞外マトリックスに存在する弾性繊維の80％以上を占め、さまざまな高分子で構成される微小繊維に囲まれています。これらの繊維で構成されるマトリックスの構造は、組織によって異なります。
動脈では、これらの弾性繊維が動脈管腔の周りの同心リングに組織化されます。肺では、エラスチン繊維が臓器全体に細いネットワークを形成し、肺胞の開口部などの領域に集中しています。
腱では、エラスチン繊維は組織組織に平行に配向され、弾性軟骨では、ハニカムに似た3次元構成で配置されます。
-エクステンション
植物細胞壁は主にセルロースで構成されていますが、この構造に関連するいくつかのタンパク質も機能的および構造的関連性があります。
エクステンシンは最もよく知られている壁タンパク質の1つであり、繰り返されるペンタペプチド配列Ser-（Hyp）4によって特徴付けられます。リジンなどの塩基性残基が豊富で、細胞壁の他の成分との相互作用に寄与します。
その機能は、壁の硬化または強化に関係しています。動物の他の構造タンパク質と同様に、植物にはさまざまな種類の細胞によって発現されるさまざまな種類のエクステンシンがあります（すべての細胞がエクテンシンを生成するわけではありません）。
たとえば、大豆では、エクステンシンは強膜細胞によって産生されますが、タバコ植物では、側根にこれらのタンパク質を発現する2層の細胞があることが示されています。
-シート
細胞小器官はまた、その形状、運動性、および他の多くの固有の生理学的および代謝プロセスを維持する責任がある独自の構造タンパク質を持っています。
核膜の内側の領域は、核ラミナと呼ばれる構造に関連付けられており、どちらも非常に特殊なタンパク質組成を持っています。核ラミナを構成するタンパク質には、ラミナと呼ばれるタンパク質があります。
薄層は、タイプVの中間フィラメントのグループに属し、いくつかのタイプがあります。最もよく知られているのはAおよびBです。これらのタンパク質は、相互に、またはマトリックスタンパク質などの核の他の内部要素と相互作用できます。クロマチンと核内膜。
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