新規シグナル伝達系・NELL-Roboシグナルの骨形成における作用機序の解明

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乳児期において頭頂骨のつなぎ目が早期に癒合する頭蓋骨縫合早期癒合症の原因遺伝子のひとつとして知られるNELL (neural EGFL-like) 1は、頭蓋顔面の骨格形成に関わる分泌タンパク質をコードしており、その骨形成作用に基づいた骨再生治療への応用が試みられている。しかし、NELL1の骨形成作用の分子基盤、特に細胞表面受容体と下流のシグナル伝達機構は不明な点が多く、臨床応用する際のボトルネックとなっている。本研究では、我々が発見したNELL1 の新奇受容体Roundabout (Robo) 2と下流のシグナル伝達経路の骨形成における役割を解明することにより、NELL1を利用した骨再生治療の基盤研究を行うことを目的とした。NELL1の新奇受容体として同定したRobo2であるが、両者の結合はpH 6付近の弱酸性条件でのみ可能となる。すでに報告されているRobo2の結晶構造によると、Robo2の細胞外領域はヘアピン様構造をとっており、pH 7付近の生理的条件下においてはNELL1との結合部位がマスクされているためNELL1が結合できないが、pH 6付近の弱酸性条件下では、Robo2の細胞外領域のコンフォメーション変化により、NELL1が結合できるようになることを見出した。昨年度は、組換えタンパク質を用いた結合実験、蛍光共鳴エネルギー移動：Fluorescence resonance energy transfer (FRET) の変化を指標にしたRobo2 の構造解析およびサイズ排除クロマトグラフィー解析を行って得たデータを基に、酸性条件におけるRobo2の細胞外領域の推定構造と分子機構について、原著論文を執筆して報告した。Robo2の新奇受容体としてNELL1が働く分子基盤の一端が解明された本研究成果は、NELL1を利用する骨再生医療の基礎研究として重要である。