Comprehensive approach toward understanding cell surface receptor functions coupled with membrane structure and lipid composition

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本研究は、最新の１分子計測法などにより、ヒトの主要な膜受容体 (GPCR, RTK) のほぼ全ての分子種について受容体と近傍脂質の自己組織化による機能制御機構を明らかにすることを目的とする。研究は下記４項目とそれらの統合的な解釈で構成される。本年度の研究概要は以下の通りである。１．膜受容体の細胞膜動態の網羅的な１分子計測:ヒトRTK58種中52種について蛍光蛋白質タグを結合してHEK293細胞に発現させ、リガンドあるいは対照刺激前後の１分子計測を終了した。リガンドが知られていないRTKに関しては対照としてHEK細胞が内在的に発現しているEGFRのリガンド(EGF)を用いた。隠れマルコフモデル解析により、各分子種共通に拡散速度の異なる3状態間の遷移モデルが適用できることが明らかになり、それぞれの分子種について数重の動態パラメータを決定した。今後はこの計測結果に基づく特徴づけを行う。２．膜脂質と受容体の超解像可視化:RTKの一種EGFRと周辺脂質PIP2, PSの超解像計測を行い、PIP2との共局在がEGF刺激前後で変化すること、さらにPIP2がEGFRの２量体形成とリン酸化を促進し、リン酸化したEGFRはPLCgammaへの情報伝達でPIP2を分解するという自己制御的な受容体周辺脂質の再編成機能を発見した。３．膜受容体の境界脂質の分析:EGFR周辺脂質の組成変化を生化学的に証明するため、EGFR分子近傍10 nmの細胞膜をSMAでnative nanodiscとして切り出し精製を進めている。薄層クロマトグラフィーと質量分析により予備的な計測を行い、精製法を最適化している。４．再構成膜における膜受容体の脂質制御の解析:EGFRの膜貫通-膜近傍領域を人工ペプチドとして作成し、再構成nanodisc中で１分子構造ダイナミクス計測を行った結果を論文発表した。