セカンド・メッセンジャー

セカンド・メッセンジャーは細胞表面で受け取ったシグナルを中継する分子のことである。細胞表面の受容体には，

が到達するが，セカンド・メッセンジャーがそれを受けて細胞質または核内の分子に作用する。

セカンド・メッセンジャーはシグナルを中継するだけでなく，シグナルを増幅する役目も果たしている。細胞表面の受容体にホルモン等が結合すると，細胞内の生化学的活動に大きく影響を与えることになる。

セカンド・メッセンジャーには 3 つの種類がある：

サイクリック・ヌクレオチド

あるホルモンはセカンド・メッセンジャーとして cAMP を介して作用している：

サイクリック AMP は酵素， アデニリル・シクラーゼ の作用によって ATP から合成される。

ホルモンがその受容体に結合すると
G タンパク質 が活性化され，これによって，
アデニリル・シクラーゼが活性化される。
この結果 cAMP が上昇し，細胞が対応するよう，以下のどちらか ( または両方 ) のように働く：
- 細胞質の分子活動を変化させる。これには，タンパク質キナーゼ A Protein Kinase A ( PKA ) - すなわち cAMP-依存性タンパク質キナーゼ ( タンパク質をリン酸化する酵素 ) が働く。
- 新たな遺伝子翻訳のスイッチが入る。

サイクリック GMP も ATP から合成されるが，別な酵素 グアニリル・シクラーゼ guanylyl cyclase が用いられる。

サイクリック GMP は，以下のもののセカンド・メッセンジャーとして働く：

cGMP の影響の一部はタンパク質キナーゼ G Protein Kinase G ( PKG ) - すなわち cGMP-依存性タンパク質キナーゼ ( タンパク質をリン酸化する酵素 ) が働く。

たとえば，以下のホルモン：

が G タンパク質結合受容体 G-protein-coupled receptor ( GPCR ) に結合すると，細胞内酵素 ホスホリパーゼ C ( PLC ) が活性化される。

これは，リン脂質 - とくに phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate ( PIP₂ ) ( 細胞膜の内層に見出されている ) を加水分解する。 PIP₂ の加水分解によって，2 つの産物が生じる：

ジアシルグリセロール diacylglycerol ( DAG )
DAG は細胞膜の内層に残り，タンパク質キナーゼ C Protein Kinase C ( PKC ) を補給する。この酵素は calcium-依存性タンパク質キナーゼで，多くのタンパク質をリン酸化して，細胞内に種々の変化を引き起こす。

この名前が示すとおり， PKC の作用にはカルシウム・イオンが必要である。カルシウム・イオンはもう一つのセカンド・メッセンジャー IP₃ の作用によって補給される。
イノシトール三リン酸 inositol-1,4,5-trisphosphate ( IP₃ )
- この可溶性の分子は細胞質全体に拡散して，
- 小胞体上の受容体に結合する。これによって，
- 細胞質へカルシウム・イオン ( Ca²⁺ ) が放出される。
- このカルシウム・イオンの細胞内上昇が，いろいろな反応を引き起こす。
  例：NF-AT ( T 細胞を活性化する核因子 "nuclear factor of activated T cells" ) が核の適正な遺伝子のスイッチを入れるのにはカルシウム・イオンが必要である。
  
  FK506 と サイクロスポリン ( 臓器移植者のための拒絶反応を抑える薬 ) はこの経路を遮断することによって， 拒絶反応 を防いでいる。

IP₃ と DAG の機能が示すように，カルシウム・イオンも細胞内の重要なセカンド・メッセンジャーである。

通常，細胞内のカルシウムレベルは低いが，そのレベルが劇的な上昇を示すのは：

細胞質のカルシウム・イオンの上昇によって，仲介される生理現象の例：

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April 1, 2010