7回膜受容体シグナル伝達機構解析のための新規バイオセンサーの開発

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7回膜貫通型構造を有するG蛋白質共役型受容体(GPCR)は、外部からのリガンド刺激に応答し、シグナルを伝達することで多様な生理活性を制御している。そのため、GPCRは創薬の主要なターゲットとして君臨してきたが、市場におけるシェアは徐々に減衰してきている。こうした背景から、GPCRに対する新たな作用機序を介した医薬品開発が求められており、GPCRシグナル伝達の多様性を生み出す要因と目されているヘテロニ量体形成機構の解明はきわめて重要な課題となっている。そこで本研究では、GPCRの二量体形成とシグナル伝達の関連を明らかにするためのシステムを構築することを目的とした。前年度までに本研究では遠赤色蛍光蛋白質E2-Crimsonを二量体検出用レポーターとして、緑色蛍光蛋白質EGFPをシグナル伝達検出用レポーターとして使用し、酵母GPCRやヒトGPCRであるソマトスタチンレセプターの二量体形成とシグナル伝達の同時検出に成功してきた。そこで本年度はシステムの汎用性を高めるためにシグナル伝達検出用レポーターであるEGFPを4量体構造をとるZoanthus sp.由来ZsGreenに置換し、さらに酵母/ヒトキメラ型G蛋白質を導入することで検出システムの改良を行った。従来系では解析が困難であったヒトGPCRであるセロトニンレセプターを高感度検出システムで解析した結果、二量体形成・シグナル伝達ともに検出することに成功した。これにより、応用できるGPCRの種類の拡充に成功したことから、さらなるGPCRのヘテロ二量体形成における解析が可能であると示唆される。さらに本年度は蛍光より簡便なグロースアッセイ系を基盤とした、GPCRの二量体化によりレポーターが発現すると細胞死に至るシステムの構築に成功した。これにより、GPCRの二量体化の阻害を酵母の増殖能の回復を指標として検出することが可能となり、二量体化阻害剤を簡便にスクリーニングすることが可能であると示唆される。本研究で開発したシステムはGPCRの機能・構造解析や薬物スクリーニングなどに有用なツールとなることが期待される。