HIV感染機構の解明:ケモカイン受容体・リガンド相互作用の構造生物学的研究

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GPCRなどの膜蛋白質とリガンドとの相互作用を原子レベルで解析するためには、相互作用解析のための適切な手法の確立と、活性を保持した標的膜蛋白質の大量発現系の構築が必要である。我々は、巨大分子上の受容体に対するリガンド分子の結合部位を同定出来る新規NMR手法である、転移交差飽和法を開発した。また近年、昆虫細胞発現系において発芽するリコンビナントバキュロウイルス(budded virus : BV)上に、活性を保持したリコンビナント膜蛋白質が発現していることが報告されている。我々はCCR5発現BV(CCR5-BV)を用いた転移交差飽和実験を行うことにより、RANTES上のCCR5に対する結合部位を同定した。また、本手法が適用可能なリガンド:受容体比の範囲を明らかにするため、CCR5-BV上に発現したCCR5の定量を行なった。さらに、RANTESとCCR5との相互作用に関する速度論的解析を行った。これらにより、本手法の論理的基盤を確立した。我々が同定したRANTES上のCCR5結合部位が、CCR5の活性化にどのような役割を果たしているかについては不明であった。そこで、本研究で明らかになった結合部位を介する相互作用の役割を調べるため、同定した結合部位、シグナル伝達に重要と考えられているN末端、その他の領域それぞれに変異を導入し、ケモタキシスアッセイを行った。その結果、同定した結合部位に変異を導入すると、受容体との親和性は低下するが、シグナル伝達活性は保持されること、一方、N末端領域への変異導入は、シグナル伝達活性を大きく低下させることがわかった。以上、本研究により、リガンド上の膜蛋白質結合部位を決定する手法を開発した。得られた知見は、抗HIV薬の開発やケモカイン-ケモカイン受容体相互作用の理解に大きく貢献するものであると考える。