サーマクールの実力

ＲＮＡ合成やタンパク質合成はずっと時間がかかる。
キナーゼは触媒反応にＡＴＰのエネルギーを消費してリン酸を付与する、エネルギー消費型のスイッチである。
それにたいし、ホスファターゼはエネルギーを消費しない。
しかし、キナーゼやホスファターゼの活性はどう制御されているのであろうと疑問に思われないだろうか。
キナーゼのスイッチはつねにオソになりっぱなしなのだろうか。
キナーゼ自身も活性の制御を受けている。
その制御のされかたはおおむね二つのタイプに分かれる。
一つはキナーゼタンパク質自身が制御を受けるタイプと、キナーゼと結合するべつのタンパク質によって制御を受けるタイプである。
いずれにせよ、なんらかの生理的シグナルがキナーゼタンパク質の活性に変化をおこす。
その結果、そのキナーゼの基質タンパク質群に影響がでる。
ホスフ″ターゼも状況は同様であろう。
キナーゼのタンパク質構造は、反応の類似性もあり、キナーゼに共通のアミノ酸配列をかならずもっている。
この部分を触媒ドメインという。
それ以外のタンパク質部分に制御ドメインをもつことが多い。
環状ＡＭＰという低分子物質の濃度の影響を受ける、Ａキナーゼの場合を述べよう。
このキナーゼは、キナーゼ活性を阻止するもう一つのタンパク質と結合している。
ＡとＲがＡ・Ｒ複合体をつくる場合ではキナーゼ活性がない。
ところが細胞内の環状ＡＭＰ濃度が高まると、環状ＡＭＰ分子がＲに結合して、Ｒのタンパク質構造が変化し、ＲはＡから解離してその結果キナーゼ活性が発現される。
つまり、環状ＡＭＰ濃度が高くなるような生理的条件下では、Ａキナーゼ活性が増大することになる。
環状ＡＭＰ濃度が低ければ、Ａキナーゼ活性はほとんどない。
それにたいし、Ｃキナーゼは、制御ドメインが同一のタンパク質内にある。
Ｃキナーゼは、微量のカルシウムイオンや脂質によって直接的に正に制御される。
細胞内のカルシウム濃度は精妙に調節されているので、Ｃキナーゼの活性調節もその影響下にある。
ＣキナーゼやＡキナーゼは、細胞内を拡散する低分子活性物質（二次メッセンジャーという）濃度の影響下にある。
環状ＡＭＰやカルシウムは広範な生理作用をもち、いろいろな効果をしめし、これらの濃度の上昇は細胞内の雰囲気を一変させる効果がある。
これらの数多い標的の一つが、ＣキナーゼやＡキナーゼということになる。
そうなると、こんどは環状ＡＭＰやカルシウム濃度を変えているものはなにかという、とうぜんの疑問がおいてくる。
キナーゼ活性を調節するリソ酸化が知られている。
すなわち、キナーゼを制御するキナーゼが存在する。
キナーゼ活性はリン酸化によって上昇する場合も、下降する場合もある。
キナーゼはスイッチなので、キナーゼのキナーゼはスイッチのスイッチである。
さらにこのキナキナーゼは特異性が高いので、カルシウムや環状ＡＭＰ濃度の増減のような場合と異なり、べつのキナーゼに特有のスイッチとしてはたらく場合が考えられる。
一方で、関係者にのみ口コミで知らせる場合の手段として電話網が使われるような伝達手段かもしれない。
なにか一つの刺激がおきると、それがつぎからつぎに関係者につたわって最終的にある生理的環境の切り加えがおきる。
細胞膜周辺に最初の刺激がおこり、生じた信号が細胞内の奥深くへつだわっていくことが多い。
このように、スイッチは単独ではたらくことはまれである。
たいていは、ほかのスイッチや細胞内成分とたがいに影響しあっている。
このような状況を表現するのに、しばしば細胞内の情報ネットワークという言莱が用いられる。
情報の伝達のようすをシグナル伝達とも形容する。
細胞内でのものと情報の往来ははげしい。
細胞内での運輸と通信の重要な任務は、私たちの社会と同じように、必要なものと情報を所定の場所へ移動させることである。
細胞内での物質の移動には基本的に二種類ある。
一つは、別になんのしくみもなく細胞内を輸送するためには、なんらかの手段が必要であり、細胞はいろいろな輸送手段をもっている。
また輸送されるものも、その種類、大きさ、性質と変化に富む。
細胞内の運送方法を見ると、人間が発達させてきた水上、陸上、空中の多様な運送手段が思い浮かぶように多彩である。
細胞内であるものが動くとき、それがたんにものを輸送しているだけなのか、それとも情報をも動かしているのか、かならずしもすぐにわかるわけではない。
私たちは封筒やはがきを見れば、それは通信のためであり、小包ではなにかものを運んでいることを知っている。
しかし、細胞内の移動については予備知識がなにもないことが多いので、研究をしなければ、なんのためのものの移動かわからない。
細胞外との関係では、細胞膜を通過する物質と情報の移動が重要である。
細胞にとって、外液や隣接する細胞とのあいだの情報とものの出入りは、死活にかかわる問題なのである。
物質の輸送は予不ルギー生成に直結している。
多くの生体反応は物質の輸送も含めてエネルギーを消費するが、そのためにもエネルギーをつねに産生しなければならない。
あとで述べるように、エネルギーを生みだすためには、汲み上げた水を落下させて電気を発生させるように、細胞内外での物質の移動によって発生するポテンシャル・干不ルギーのちがいを利用している。
外と内の境界という観点からながめると、細胞は密閉した空間ではなく、ものの出入りのある開放された系であることに気がつく。
ただしなんでも無制限にとりいれたり、放出する系ではない。
細胞膜を境界とした物質の出入りは選択的なものであり、細胞は選択的な開放系とよぶのが適当だろう。
なにもとりこまないでいると、細胞はひからびてしまうし、とりこみすぎればふくれあかって破裂してしまう。
ちょうど流れる川の水位が減りもせず増えもしないように、細胞内環境を恒常的に保つことバランスの継続に無自覚ではいられない。
細胞内の環境は外界と同じではない。
細胞のなかの函は、たとえ外が酸性であろうとアルカリ性であろうと、だいたい中性に保たれている。
細胞内のカリウム濃度は常にないリウム濃度より高く、血液中のないリウム濃度は細胞中の濃度より数十倍高い。
細胞内の遊離のカルシウム濃度は低く、血液中の１０００分の一以下である。
これらの細胞内環境は、細胞がなんらかの積極的なしくみをもつがゆえに保たれているのである。
細胞にとって内なる環境は、ただる（赤血球では約五〇％といわれる）。
イオン勾配による膜電位の発生細胞膜には電位が発生している。
この電位勾配は相当なもので、人間的な尺度に換算すると、感電すれば即死ニセソチに二〇〇万ボルト）である。
この大きな膜電位のおかげでいろいろな現象がおきる。
物質が細胞膜を通過できるのもこの膜電位による。
膜電位がなければ、アミノ酸などの物質をとりこむ能動輸送エネルギーを消費する輸送）がなくなり、細胞はただちに死に向かう。
膜電位の維持にはエネルギーが必要であり、細胞が細胞であるための基本的環境が膜電位によってつくられている。
膜電位、がいかにしてつくられるかというと、膜に存在するイオンチャンネル（イオンポンプ、イオン輸送タンパク質も類似したはたらきをもつ）のはたらきによる。

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