細胞膜透過ペプチドの取り込み促進受容体の同定と細胞内送達の高効率化

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本研究課題では、細胞膜透過性ペプチドの細胞内送達の効率化のための知見を得ることを目指し、光架橋法により代表的な細胞膜透過性ペプチドであるオクタアルギニン (R8)の細胞内取り込みに関わる受容体の同定、およびその受容体を介したR8の細胞内移行経路の解明を目的にしている。まず、R8と相互作用タンパク質を架橋するための光反応基と架橋タンパク質をアフィニティビーズから選択的に溶出するための切断リンカーを導入した光反応性R8 (PhotoR8CL)を設計、合成した。PhotoR8CLで細胞を処理し、検出されたタンパク質を質量分析法により同定したところ、17種の膜タンパク質が同定された。それらのタンパク質をiRNA法によりノックダウンし、蛍光標識したR8の細胞内移行量を評価したところ、プロテオグリカンの一種であるsyndecan-4 (SDC4)がR8の細胞内移行に関与していることが明らかとなった。さらに、エンドサイトーシス阻害剤を用いてSDC4を介した細胞内移行経路を検討したところ、SDC4はR8のクラスリン依存性エンドサイトーシスに関与していることが示された。また、R8によるタンパク質送達におけるSDC4の寄与について、Cre-loxPシステムを用いて評価した。SDC4をノックダウンすることで、Cre-R8コンジュゲート (CreR8)による組み替え効率が減少したことから、SDC4はR8によるタンパク質導入にも関与していることが示唆された。また、SDC4を介したCreR8の細胞内送達経路を検討したところ、クラスリン依存性エンドサイトーシスの関与が示唆された。以上の結果から、R8の細胞内取り込み、およびR8によるタンパク質導入にはSDC4が関与しており、その経路がクラスリン依存性エンドサイトーシスであることが示唆された。