細胞外マトリックス各成分から再構成した超分子構造体

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08231213
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 林 利彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (60090528)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 保忠 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (40201339)
• Keywords: V型コラーゲン / IV型コラーゲン / コラーゲン会合体超構造 / コラーゲンゲル / 水和 / コラーゲン細線維 / 網目構造 / 基底膜

Research Abstract

コラーゲンタンパク質ファミリーに共通するコラーゲンらせん構造がコラーゲンに共通する性質・機能にどのように関係するか。多様なコラーゲンタンパク質分子の違いはこれまで非コラーゲンらせんドメインに焦点があてられてきたが、コラーゲンらせん構造そのものに分子種による特異性があるのか、あるとしたら、どのような構造に由来するのか。これらの問題の解明に生体組織(ウシレンズカプセル、ヒト胎盤、ウシ角膜など)からIV型コラーゲンおよびV型コラーゲンの単離し、単離したコラーゲンを種々の温度、pH、イオン濃度などの下に置き、超構造の再生に必要な条件を検討した。さらに再構成された超構造の特徴を解明した。ウシレンズカプセルから抽出したIV型コラーゲンを2Mグアニジン塩酸プラス10mMジチオスレイトール(DTT)中、4℃、あるいは、リン酸緩衝液,pH7.3,に0.15M NaClを加え、4℃あるいは28℃にてゲルが形成された。ゲルは網目状構造を示し、分岐間の平均距離は15nmで、マウス膵臓の基底膜構造の網目構造と類似していた。V型コラーゲンをリン酸緩衝液、pH7.4,中で形成された会合体を電顕にて観察し、α3(V)を含むV型コラーゲン亜型も67nmの横紋構造を有し、横紋周期より細い線維を形成しうることが判明した。これらの結果を以下の仮説にまとめた。I型コラーゲン、IV型コラーゲン、V型コラーゲン中のコラーゲンらせんドメインが有する構造的・機能的特徴で共通性なことはコラーゲンらせんは低温で水和が大で、37℃など温度をあげるとサイドバイサイドに並んで会合する。IV型コラーゲンらせんにはらせんの乱れがあるため、らせんに折れ曲がりがあるため、会合体構造は網目構造になり、I型コラーゲン、V型コラーゲンの会合体は線維状になる。

Research Products

• [Publications] Masao Iwata: "The 160k α1(IV)chain,a short form of type IV collagen polypeptide,of bovine lens capsule retains the NCl domain" J.Biochem.120. 133-137 (1996)
• [Publications] Kazunori Mizuno: "Separation of the subtypes of type V collagen molecules,[α1(V)]_2α2(V)and α1(V)α2(V)α3(V),by chain composition-dependent affinity for heparin" J.Biochem.,. 120. 934-939 (1996)
• [Publications] Koichi Nakazato: "Gelation of the lens capsule type IV collagen solution at a neutral pH" J.Biochem.,. 120. 889-894 (1996)
• [Publications] Keiko Sakai: "Conformational change precedes the formation of multimeric fibronectin" J.Biochem.,. 119. 58-62 (1996)
• [Publications] Masatoshi Muraoka: "Gel Formation from the Type IV Collagen from Bovine Lens Capsule in Guanidine-HCl and Dithothreitol" J.Biochem.,. 119. 167-172 (1996)
• [Publications] Eijiro Adachi: "Aggregates of collagen IV prepared from normal tissues are composed of 16nm-sided polygons" J.Electron Microscopy,. (in press). (1997)
• [Publications] Seiichiro Takahashi: "Possible Production of Type XVIII Collagen by Fetal Lung Fibroblast" Matrix Biology. 15. 159 (1996)
• [Publications] Keiko Sakai: "Specific Function of the Multimeric Fibronectin Formed in viro as Revealed by the Interaction with HT1080 Cells" Matrix Biology. 15. 157 (1996)
• [Publications] Tasuku Sasaki: "Evidence for Extracellular Processing of Type IV Collagen alpha Chains in Human Fibro-blast Culture" Matrix Biology. 15. 158 (1996)
• [Publications] Motohiro Hirose: "Multimeric Fibronectin Showed a Potent Inhibition on the Differentiation of ST13 into Adipocyte" Matrix Biology. 15. 158 (1996)
• [Publications] Masayuki Yamato: "Dispersed Distribution of α2β1 Integrin on the Entire Surface of Elongated Human Fibroblasts Cultured in Three-dimensional Collagen Gel" Matrix Biology. 15. 159 (1996)
• [Publications] 中里浩一: "細胞培養ゲル,“ゲルハンドブック"" (長田義仁、梶原莞爾編)、エヌ・ティー・エス(in press), (1997)
• [Publications] 圷信子: "老化と細胞外マトリックス、“細胞外マトリックス"" (渡辺、岡崎編)、メディカルレビュー社、東京・大阪, 9 (1996)
• [Publications] Eijiro Adachi: "Basement-membrane stromal relationships.Interactions between Collagen Fibrils and the Lamina densa" Internat.Rev.of Cytology,173 Academic Press,San Diego(in press), (1997)
• [Publications] 今村保忠: "細胞外マトリックスの会合 細胞接着研究の最前線 シグナル伝達から癌転移への関与まで、" 佐邊、月田編、実験医学増刊 Vo.14,No.17, 8 (1996)
• [Publications] 大和雅之: "コラーゲン、“細胞接着分子"" (竹市・宮坂編)東京化学同人、東京, 5 (1996)
• [Publications] 今村保忠: "コラーゲンファミリー細胞接着 BioScience用語ライブラリー" 宮坂昌之、矢原一郎編、羊土社,東京, 8 (1996)
• [Publications] 中里浩一: "生体材料としての細胞外マトリックス“生体材料工学"" (砂本順三、岡野輝男、松田武久編)生物工学基礎コース15巻、丸善、東京(in press), (1997)
• [Publications] 林 利彦: "細胞外マトリックス総論“細胞接着分子"" (竹市・宮坂編)東京化学同人、東京, 5 (1996)