ラミニン結合性インテグリンの結合特異性解析とその活性制御機構に関する研究

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インテグリンα3β1は基底膜のラミニンと結合する受容体蛋白質であり、上皮細胞の分化や安定維持に寄与している。インテグリンα3β1は膜4回貫通蛋白質のCD151と必ず複合体を形成するが、その生理的意義は不明であった。私は以前の研究で、CD151がα3β1から解離するとラミニンへの結合活性が減少することを明らかにしたが、その分子的な機構は不明であった。インテグリンは活性化状態と不活性状態で構造が変化し、電子顕微鏡でその構造変化が捉えられている。本研究では、電子顕微鏡を用いてCD151がα3β1のどの部位に結合し、CD151の結合によりα3β1の構造が活性化状態に安定化されるのかを解析して、ラミニン結合性インテグリンの結合活性制御機構を明らかにすることを目的とした。構造解析を行うためには大量の蛋白質を必要とする。以前はヒトの胎盤からインテグリンα3β1とCDl51を精製していたが、胎盤を大量に入手することは困難であることから、構造解析のためには組換えインテグリンα3β1と組換えCD151の発現系構築が必要であった。組換えCD151は、精製を容易にするためインテグリンと結合する細胞外領域のみの発現を試みた。その結果大腸菌で発現したものの封入体に含まれており、封入体を尿素で可溶化して精製したが、組換えCD151はインテグリンα3β1と結合しなかった。これは、精製の際に尿素で変成させた影響で構造が崩れたことが原因として考えられる。哺乳動物細胞を用いての発現系構築も試みたが、培養上清に分泌される組換え蛋白質は得られなかった。一方、組換えインテグリンα3β1も精製を容易にするため細胞外領域のみを発現させ、ヒト由来の293F細胞を用いて発現させた。その結果、組換えインテグリンα3β1を300mlの細胞培養上清から約150μg精製することができた。組換えインテグリンはラミニンへの合活性を保持し、ラミニンへの結合特異性が胎盤から精製したα3β1と同じであることも確認した(この結果は、2006年にMatrix Biology誌で発表した)。