RGD依存性および非依存性インテグリンのリガンド認識特異性の解明

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インテグリンα5β1が、RGD配列を有する多くの接着分子の中からどのようにしてフィブロネクチンだけを特異的に識別し得るのかを、種々のアミノ酸置換を導入した組換えフィブロネクチンを作成して解析した。フィブロネクチンのRGD配列は10番目のIII型モジュール(III_<10>)に存在するが、このモジュールだけでは、胎盤から精製したインテグリンα5β1は結合できず、そのN末端側に存在するIII_9モジュールが特異的な結合に必要である。我々は、1)フィブロネクチンの細胞接着部位を構成するIII型モジュールが7本のβストランドを骨格とする免疫グロブリン様のコンホメーションを持つこと、2)III_9モジュールは他のIII型モジュールに較べて塩基性のアミノ酸を多く含むこと、3)インテグリンにより認識される配列はβストランドをつなぐループ上にあると予想されることを考慮し、III_9モジュールの各βストランドをつなぐループ上の塩基性のアミノ酸に焦点を絞ってアミノ酸の置換を導入し、インテグリンα5β1との結合に必要なIII_9モジュール上のアミノ酸残基の検索を行った。その結果、C'-Eループ上のHis-Ser-Arg(HSR)配列のHisとArgを他のアミノ酸に置換することにより、ほぼ完全にインテグリンα5β1の結合を抑制できることを見いだした。さらに、細胞接着ドメインのIII_9モジュールをIII_8で置換した組換えフラグメント(III_8-III_8-III_<10>)を作成し、この置換したIII_8のC'-EループにHSR配列を復元したところ、インテグリンα5β1の結合活性が回復することを見いだした。これらの結果は、インテグリンα5β1がフィブロネクチンのIII_<10>モジュール上のRGDと同時に、III_9モジュールのC'-Eループ上のHSRの両方を同時に認識しており、それによってフィブロネクチンとの高い結合特異性を保持していることを示している。