細胞の極性形成に重要な細胞間接着分子の結合メカニズムを解明
－1分子蛍光顕微鏡と高速原子間力顕微鏡で明らかになった2分子間のらせん形結合－
|
大学共同利用機関法人自然科学研究機構 生命創成探究センター (ExCELLS) の西口茂孝特任研究員 (現職: 国立大学法人 大阪大学大学院工学研究科 特任助教) と、ExCELLS/国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科の内橋貴之教授（糖鎖生命コア研究所兼任）のグループは、国立大学法人東海国立大学機構 岐阜大学糖鎖生命コア研究所の笠井倫志特任准教授と共同で、細胞の極性形成に重要な細胞と細胞をつなぐ細胞間接着分子であるセルサーカドヘリンの結合構造をナノメートル (100万分の1ミリメートル) のスケールで可視化することに世界で初めて成功しました。研究グループは、1分子蛍光顕微鏡*2と高速原子間力顕微鏡を用いて、セルサーカドヘリン2分子がらせん状に絡み合って結合する結合メカニズムを明らかにしました。セルサーカドヘリンを介した細胞間接着は、体毛の生える方向を決める細胞の極性形成や、脳神経のネットワークの形成等に重要であることから、セルサーカドヘリンの結合メカニズムを解明することで、私たちの複雑なからだの形作りやセルサーカドヘリンの結合障害によって生じる疾患発症の原理解明に繋がることが期待されます。 本研究成果は、国際科学雑誌 「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (米国科学アカデミー紀要)」 (米国東部時間2023年4月24日) に掲載されました。 |
本研究で明らかになったセルサーカドヘリンの結合様式
【研究成果のポイント】
・細胞の極性形成に重要な細胞間接着分子であるセルサーカドヘリンの液中における結合構造を世界で初めて観察した。
・1分子蛍光顕微鏡と高速原子間力顕微鏡を用いて、セルサーカドヘリンの2分子が逆平行に相対して、らせん状に結合する結合メカニズムを明らかにした。
・セルサーカドヘリンの結合メカニズムを解明することで、私たちの複雑なからだの形作りや、セルサーカドヘリンの結合障害によって生じる疾患発症の原理解明に繋がることが期待される。
本研究結果は、これまで生理学的な重要性が報告されていたセルサーカドヘリンによる細胞間接着メカニズムの解明に大きく貢献する成果です。セルサーカドヘリンはカドヘリンと呼ばれる細胞間接着分子の一種ですが、過去に結合様式が報告されているクラシカルカドヘリンでは、2個のカドヘリンドメインが2分子間の結合に必要であることに対して、セルサーカドヘリンではこれまでに報告されているカドヘリンの中で最も多い、8個のカドヘリンドメインが細胞間の結合に関与することが本研究で明らかになりました。8個のカドヘリンドメインを介した2量体は、クラシカルカドヘリンの2量体 (37.3－38.5 nm) よりも2倍近く大きい (~66.7 nm) ことから、セルサーカドヘリンが細胞間の距離を大きく保つことで、細胞間の情報交換に必要な細胞外小胞等の分子を通過させるためのスペーサーとして働く可能性を示しています。今後さらに詳細な解析を進めることで、本研究で発見したセルサーカドヘリンの結合構造の機能的意義を明らかにすることが期待されます。
【論文情報】
雑誌名：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文タイトル：Antiparallel dimer structure of CELSR cadherin in solution revealed by high-speed atomic force microscopy
著者：Shigetaka Nishiguchi*, Rinshi S. Kasai*, Takayuki Uchihashi* (*責任著者)
DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2302047120
DOWNLOAD