2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of Notch receptor signaling and its dependency on lipids
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21K06038
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| Research Institution | Kyoto Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
佐藤 毅 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (90403013)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Notchシグナリング / マイクロドメイン / context dependency |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Notchシグナリングでは「異なるリガンドが同種受容体に結合し、その結果、同種タンパク質断片が細胞内に放出されるが、その放出様式が異なることで、異なる遺伝子発現が生じる」というcontext dependencyが示されており、ここでの課題はこのメカニズムの詳細を知ることである。この事象に対し、我々は受容体のclusteringの違いが放出様式に違いをもたらすと推測している。そのclusteringに違いを与え得る脂質環境とそれに応じた受容体の構造やリガンドの認識機構を明らかにしていくこととした。
Notch受容体リガンドにはDll1、Dll4を含む5種類が知られ、そのN末端にはC2ドメインという脂質結合ドメインが存在する。このC2ドメインに関するリポソーム結合アッセイから、C2ドメインは膜に結合することが報告されていた。本研究においては、分子動力学(MD)計算によって、上述のC2ドメインが特異的な脂質を検出する（特異的脂質と結合するのか）可能性を見出すこととした。用いた脂質二重層の組成は以下の３種類、POPC/POPS、POPC/POPS/GM1、POPC/POPS/GM3である。今回のMD計算によってわかったことはDll1、Dll4のC2 domainはGMを介して膜に結合することである。Dll1に関しては、C2 domain中1番目と2番目のβ strandの間のloop(B1-B2 loop)がGM1、GM3それぞれに結合することがわかった。一方、Dll4に関して、GM1に対してはB1-B2 loopが相互作用することが観察されたが、GM3に対してはC2 domain中2番目と3番目のβ strandの間のloop(B2-B3 loop)が相互作用し、膜に埋まることがわかった。現在は次の段階として、wetな実験によって、上述の計算結果の検証を行っている。
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