2017 Fiscal Year Research-status Report
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15KT0087
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
佐甲 靖志 国立研究開発法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 主任研究員 (20215700)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / ナノマシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、上皮成長因子受容体 (EGFR) による細胞膜情報処理システムの再構成系を開発し、情報伝達と分岐の分子機構を解明することを目的とする。EGFRの分子数と密度を制御してナノメートルサイズの微小平面膜に再構成し、細胞内外の情報伝達、情報処理反応場の構築、動的な情報分岐・処理能力の創発に関する構成的システム研究を行う。生体膜における複雑に絡み合った反応の実体を捉えて、リポソームなど再構成膜系を利用した構成的システム研究へ基盤情報を与えるとともに、分子ダイナミクスを利用した高機能素子開発のヒントを得ることを目指している。
再構成系は直径10~15 nmの微小平面膜であるナノディスクを基盤として作成する。ナノディスクは脂質２重層の側面をMSP蛋白質２分子で取り囲んで安定化させたものである。EGFRを数分子単位で膜に取り込ませ、表裏両側から操作できるナノディスクの利点を生かして、EGFRの分子反応を１分子計測する。EGFRはEGF結合により２量体内でリン酸化酵素活性を促進され、自己リン酸化、リン酸化認識蛋白質との結合、リン酸化などを行う。
本年度は昨年度に引き続き、EGFRの細胞膜貫通領域と細胞質側膜近傍領域の合成ペプチドをナノディスクに再構成し、２量体形成に対する膜脂質組成と膜近傍領域リン酸化の効果を詳細に解析した。細胞膜構成脂質（PS, PIP2）による受容体の会合制御が明らかになり、細胞膜における実験でも対応する結果を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画には含まれていなかったEGFRの膜貫通・膜近傍ドメイン(TM-JM)ペプチドを用いた研究が予想外に進展し、酸性膜脂質とリン酸化による受容体の２量体形成（活性化）制御のメカニズムが明らかになり、論文発表した。また、コレステロールによる２量体形成制御の研究も進展中である。これらの研究にかなりの時間を取られたため、研究期間を延長してEGFR分子全長を使った研究は来年度に持ち越すこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
EGFR全長を用いた再構成膜作成も進んでおり、今後は全長分子の機能解析と構造解析を行う。機能解析は１分子イメージングを利用した、リガンドおよび細胞質蛋白質等の溶液性蛋白質との相互作用計測であり、GFP蛍光によるEGFRの可視化と、TMR等による溶液性蛋白質の同時観察の準備は終了しており、今後本格的な計測を開始する。また、TM-JMペプチド２量体の構造ダイナミクスに関しては、分子動力学計算による検証が共同研究として進行中である。
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| Causes of Carryover |
当初計画から派生したEGFRペプチドに関する研究が予想外に進捗し、そのとりまとめと論文作成(Maeda et al. Biophys J 2018)にかなりの時間を要した。そのために、本来の研究計画を完成させるために、今しばらく時間が掛かる。研究計画を延長して実験を行うための予算として次年度使用額を計上した。試料作成・データ取得のための消耗品と、顕微鏡改良のための設備備品購入に充てる。
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