2012 Fiscal Year Annual Research Report
Structural basis for the cell-cell communication at the neuro-immune interface
| Project Area | Analysis and synthesis of multi-dimensional immune organ network |
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| Project/Area Number |
24111006
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高木 淳一 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (90212000)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 免疫-神経インターフェイス / X線結晶構造解析 / 電子顕微鏡イメージング / インテグリン / セマフォリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、免疫細胞が神経系の細胞と複雑に相互作用しながら運動能を自ら制御し、特定の機能を時空間的に正しく発揮する素反応の実体を原子、分子レベルで解明するために、Ｘ線結晶構造解析と電子顕微鏡イメージングという分解能の異なる手法を併用し、（１）インテグリンを中心とした接着受容体の解析と、（２）セマフォリン・プレキシン系を中心とした細胞間シグナル授受メカニズムの解析、を２つを柱に、免疫-神経インターフェースの分子実体の構造生物学的解明を目指す。
研究1（インテグリン受容体系）：まずは未だに構造情報がまったく無いラミニン結合性α6β1インテグリンについて、 α6および β1サブユニットのそれぞれＮ末端領域からなる「頭部フラグメント」を動物細胞発現系を用いて作成した。CHO-lec3.2.8.1細胞を用いて安定発現株を取得し、組み替えフラグメントの大量精製を行った結果、微結晶を得るに至った。ただしこの結晶は構造解析に耐えうるものでは無かったため、結晶化シャペロンとしての利用を念頭に、α6β1インテグリン特異的な結合能をもつ環状ペプチドの探索を行い、7種類のペプチドを単離した。
研究２（セマフォリンシグナル系）：セマフォリン・プレキシン系を中心とした細胞間シグナル授受メカニズムの解明に関しては、異なるサブタイプや樹状細胞ナビゲーションに関わる分子群に対して構造解析を行った。具体的には、シグナリング機構の解明において重要であるプレキシンの「ストーク領域」の構造を明らかにするため、ヒトおよびマウスプレキシンA1とA2の細胞外ドメイン蛋白質について、HEK細胞を用いての細胞外領域全長を含む断片を発現する細胞を樹立し、同フラグメントを単離精製して負染色電子顕微鏡イメージングに供した。また、プレキシンD1とセマフォリン３E複合体の結晶構造解析を目指した組み換え蛋白質の生産を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究１については構造決定には至らぬものの、α6β1インテグリンの結晶化に成功し、また、今後その品質改善に大きく寄与すると思われるペプチドバインダーの取得もできた。研究２についても困難が予想された巨大なプレキシン細胞外領域全長蛋白質を4種類も精製する系を確立し、電子顕微鏡イメージングによってその予備的構造情報取得にいたったことは予想以上の進展である。よって総合的には「おおむね順調に進展している」と自己評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
実質的な研究が採択後の8月に開始したことを考慮すると、本年度の進捗は順調であり、とくに遅れはない。ただし、個別研究だけで無くシンポジウム、ワークショップ、連携研究などを通して領域全体の研究発展に寄与するためには人員が不足してくることが予想されるので、平成25年度には特任助教を雇用していっそうの研究推進と領域活性化に努める予定である。
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