心筋細胞間コミュニケーションにおけるＧＰＣＲの機能解析が可能な光制御技術の開発

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脳や心臓で重要な役割を担う細胞膜受容体の機能を制御するべく、アドレナリン受容体と足場タンパク質「アレスチン」のそれぞれに光を受容して二量体化するタンパク質を結合させた、新規機能性タンパク質プローブを作製した。プローブを培養細胞HEK293へと導入し、青色光の照射によって二量体形成を誘導した結果、二量体化したアドレナリン受容体はエンドサイトーシスされた後、相互作用の時間の長さに応じてリソソームで分解されることが判明した。また、光照射をやめると、二量体は解消されて細胞膜上へと戻ることが明らかとなった。上記の結果は、アドレナリン受容体の細胞内輸送がアレスチンによって直接的に制御されることを示すとともに、光を用いることで細胞内輸送経路を人為的に制御可能であることが明らかとなった。また、異なる5種の細胞膜受容体の制御も可能であったことから、細胞膜受容体の人為的制御において、「光を用いたアレスチンとの会合」が重要性であることが明らかとなった。近年の研究結果から、一部の細胞膜受容体はアレスチンと会合することで特定のシグナル経路を誘導することが知られている。そこで、光による二量体形成時のシグナル挙動を検証した結果、細胞膜受容体の種類ごとに異なるシグナル挙動（活性化および不活性化）が得られた。アレスチンを介するシグナル経路の制御メカニズムは細胞膜受容体ごとに異なる可能性が示唆された。本研究で開発されたツールは、標的となる細胞膜受容体を細胞膜から人為的に減少させることが可能であることから、将来的に脳や心臓において細胞膜受容体の活性を自在に制御することが可能であると考えられる。今後、心筋細胞へと本ツールを応用し、心臓において重要とされる心筋の拍動制御や抗酸化シグナル経路の光制御を行う予定である。