サイトゾル
サイトゾルは、細胞の内部を満たし、他のオルガネラおよび細胞内区画を埋め込む半流体物質である（Clegg JS&期間;(1984)）。 サイトゾル自体は、細胞膜および異なるオルガネラの膜によって囲まれており、したがって、別個の細胞区画を構成する。 一緒に、細胞質ゾルおよび核を除くすべてのオルガネラが細胞質を構成する。 サイトゾルに局在するタンパク質の画像の例を図1に示します。,
細胞アトラスでは、4740遺伝子（すべてのタンパク質コードヒト遺伝子の24％）が細胞質ゾルおよびその下部構造に局在するタンパク質をコードすることが示されている（図2）。 細胞質プロテオームの解析は、タンパク質修飾、mRNA分解、代謝過程、シグナル伝達、および細胞死に関連する生物学的プロセスの用語の濃縮を示しています。 サイトゾルタンパク質の約79％（n=3738）は、サイトゾルに加えて、他の細胞コンパートメントにローカライズします。 最も一般的な追加の場所は、核および原形質膜である。,
G3BP1-U-251MG
QARS-U-2OS
MTHFS-U-2OS
図1. 細胞質ゾルに局在するタンパク質の例。 G3BP1はサイトゾルに局在する酵素であり、シグナル伝達経路（U-251MG細胞で検出される）において役割を果たす。 QARSは、それらの関連するアミノ酸（U-2OS細胞で検出される）によるtRNAのアミノアシル化を触媒する。 MTHFSは代謝過程に関与する酵素である（U-2OS細胞で検出される）。
- すべてのヒトタンパク質の24％（4740タンパク質）は、ヒトタンパク質アトラスによって細胞質ゾルで実験的に検出されている。,
- 細胞質ゾル中の1665タンパク質は実験的証拠によって支持され、これらの354タンパク質のうち、ヒトタンパク質アトラスによって増強される。
- 3738細胞質ゾル中のタンパク質は複数の場所を有する。
- サイトゾル中の676タンパク質は、細胞間の変動を示す。 これらの582のうち、強度の変化を示し、105は空間的変化を示す。
- 細胞質タンパク質は、主にタンパク質修飾、mRNA分解、代謝プロセス、シグナル伝達、および細胞死に関与している。
図2., すべてのヒトタンパク質コード遺伝子の24％は、細胞質ゾルに局在するタンパク質をコードする。 各バーはクリック可能で、選択したカテゴリに属するタンパク質の検索結果を表示します。
サイトゾルの組成
サブ構造
- Aggresome:21
- サイトゾル:4658
- 細胞質体:77
- ロッド&リング:20
サイトゾルはヒト細胞の総体積の約70%を占め、非常に混雑して複雑である。luby-phelps k&期間;(2013))。, サイトゾルは、主に水（体積の約70％）およびタンパク質（体積の20-30％）から構成される（Luby-Phelps K&期間;（2000）;Ellis RJ&期間;（2001））。 液体ではなく、イオン、親水性分子およびタンパク質の自由な移動を可能にする親水性ゼリー状のマトリックスとして記述されることが多いが、タンパク質複合体および小胞などのより大きな構造も細胞全体にわたって存在する。 カリウム、ナトリウム、重炭酸塩、塩化物、カルシウム、マグネシウムおよびアミノ酸のようなイオンはまた細胞質ゾルの重要な構成要素である。, サイトゾルと細胞外液またはサイトゾル細胞小器官との間のこれらのイオンの濃度の違いは、例えば神経細胞のシナプスでの細胞間コミュニケーションを可能にするために、多くの細胞機能にとって不可欠である。 ヒトの細胞質pHは7.0-7.4の範囲であり、細胞が増殖している場合は通常より高い（Bright GR et al. (1987)).
3つの異なる細胞株に染色されたMTHFD1によってコードされたタンパク質の例画像を図3に示すことができる。
MTHFD1
MTHFD1
Mthfd1
図3., 異なる細胞株における細胞質ゾルの形態の例は、A-431、U-251MGおよびU-2OS細胞におけるタンパク質MTHFD1の免疫蛍光染色によって表される。
サイトゾルはまた、グリコーゲン、色素および結晶性封入体などの細胞質封入体、およびP体およびストレス顆粒などの細胞質小体を含む、異なる非膜結合構造を含む。 アグレソームは、微小管（Kopito RR&期間;（2000））に沿っても誤って折り畳まれたタンパク質のアクティブな逆行輸送によって形成される大きな封入体である。, この隔離にproteosomal分解によって取り除かれない集まった蛋白質のためのcytoprotective機能が、あります。 Ｐ体は、ＲＮＡターンオーバー、翻訳抑制、ＲＮＡ媒介性サイレンシング、およびＲＮＡ貯蔵において機能するｍｒｎａおよびタンパク質の非膜結合病巣である（Ａｉｚｅｒ Ａ ｅｔ ａｌ． (2008)). サイトゾルに現れることができる珍しい、そしてむしろ最近発見された構造は、ロッドおよびリング（RRs）である。, これらは、もともとヒト自己抗体の使用によって発見されたヌクレオチドの生合成に関与するタンパク質を含むフィラメント状構造であるが、その (2014)).
サイトゾルのマーカーとして使用するのに適したタンパク質の選択を表1に示す。
表1. サイトゾルのマーカーとして適したタンパク質の選択。,olyl-tRNA synthetase
Function of the cytosol
The cytosol has an important role in providing structural support for other organelles and in allowing transport of molecules across the cell., 例えば、代謝産物は、しばしば、それらの生産領域からそれらが必要とされる部位に細胞質ゾルを横切って輸送される必要があり、様々なシグナルを細胞膜から標的区画に伝達される必要がある。 さらに、多くの重要な細胞プロセスおよび反応、特に代謝特性の反応は、サイトゾルにおいて起こる。 これらのプロセスには、翻訳によるタンパク質合成、解糖による細胞呼吸の第一段階、および有糸分裂および減数分裂による細胞分裂が含まれる。, 細胞質ゾルはまた、細胞シグナル伝達、浸透および細胞興奮性にとって重要である膜全体の勾配を維持する上で極めて重要な役割を果たす（Lang F&期間;(2007)）。
高度に発現された細胞質タンパク質のリストを表2にまとめる。 サイトゾルプロテオームの遺伝子オントロジー（GO）ベースの分析は、サイトゾルの既知の機能とよくインラインである用語の濃縮を示しています。, GOドメインの生物学的プロセスに関する最も高度に濃縮された用語は、翻訳、翻訳後修飾、シグナル伝達経路、および細胞死に関連している（図4a）。 GOドメインの分子機能の濃縮解析では、翻訳とタンパク質代謝に関連する用語についても有意な濃縮度が示されています（図4b）。
図4a.GOドメイン生物学的プロセスの有意に濃縮された用語を示すサイトゾルプロテオームの遺伝子オントロジーに基づく濃縮解析。, 各バーはクリック可能で、選択したカテゴリに属するタンパク質の検索結果を表示します。
図4b.GOドメイン分子機能の有意に濃縮された用語を示すサイトゾルプロテオームの遺伝子オントロジーに基づく濃縮解析。 各バーはクリック可能で、選択したカテゴリに属するタンパク質の検索結果を表示します。
表2. 高度に異なる細胞株間で単一の局在サイトゾルタンパク質を発現しました。,e”>
91
Cytosol proteins with multiple locations
Approximately 79% (n=3738) of the cytosolic proteins detected in the Human Protein Atlas also localize to other cellular compartments (Figure 5)., ネットワークプロットは、細胞質ゾルとタンパク質を共有する最も一般的な区画が核、原形質膜および核小体であることを示している。 特に、細胞質ゾルおよび核、ならびに細胞質ゾルおよび原形質膜の両方に局在するタンパク質は、過剰に表現される。 実際、転写因子、リボソームタンパク質およびシグナル伝達分子を含む、サイトゾルおよびこれらのコンパートメントの間で輸送される、または連続的にシャトルすることが知られている多くのタ サイトゾルプロテオーム内の多局在化タンパク質の例は、図6に示されています。,
図5. 複数のローカライズを持つ細胞質タンパク質の対話型ネットワークプロット。 接続ノードの数字は、サイトゾルおよび一つ以上の追加の場所に局在するタンパク質を示しています。 サイトゾルプロテオームにおける複数のタンパク質と少なくとも0.5％のタンパク質を含む接続ノードのみが示されている。 円の大きさは、タンパク質の数に関連しています。, シアン色のノードは、各注釈の頻度および超幾何検定（p<=0.05）に基づいてその組み合わせを観測する確率と比較して、有意に過小評価されている組み合わせを示しているのに対して、シアン色のノードは著しく過剰に表現されている組み合わせを示している。 なお、この計算をした場合のみ実行されますタンパク質の二重の逸. 各ノードはクリック可能で、接続されたオルガネラに含まれるすべてのタンパク質のリストが表示されます。
RPL10A
STAT5A
DDX55
図6., サイトゾルプロテオームにおける多局在タンパク質の例。 RPL10Aは既知のリボソームタンパク質であり、60Sリボソームサブユニットの形成に必要である。 核小体および細胞質ゾルの両方に局在することが示されている（U-2OS細胞で検出される）。 STAT5AはSTAT転写因子のファミリーに属する。 これは、リン酸化（A-431細胞で検出される）に応答して細胞質ゾルから核に移動する。 DDX55はRNAの二次構造の変化を含む複数の細胞プロセスで関係する死んだ箱蛋白質ファミリーのメンバーです。, 核、核小体および細胞質ゾルに局在することが示されている（A-431細胞で検出される）。
組織におけるサイトゾルタンパク質の発現レベル
トランスクリプトーム解析と組織分布カテゴリーへの遺伝子の分類（図8）は、サイトゾルおよびその下部構造に局在するタンパク質をコードする遺伝子が細胞アトラス内のすべての遺伝子と同様の分布を持っているが、whcihのための遺伝子の割合のわずかながら有意な減少で発現が一部の組織に制限されていることを示している。
図7., 細胞アトラス内のすべての遺伝子と比較したサイトゾル関連タンパク質コード遺伝子の異なる組織分布カテゴリにおける遺伝子の割合を示す棒グラフ。 アスタリスクは、二項統計検定に基づくカテゴリ内の遺伝子数における統計的に有意な偏差（p≤0.05）を示します。 各バーはクリック可能で、選択したカテゴリに属するタンパク質の検索結果を表示します。