| 研究概要 |
抗体分子は、液性免疫において主要な役割を果たすタンパク質分子である。抗体分子のファミリ中、最も一般的なクラスであるIgG(Immunoglobulin G)分子は、抗原と結合するFab(fragment, antigen-binding)領域と免疫細胞等に結合するFc(fragment, crystallizable)領域が、可動性の高いヒンジ領域で接続されたY字型の構造を有している。IgG分子をはじめとする抗体分子の免疫複合体の形成には、抗体分子の水溶液中における表面構造とその柔軟性とが本質的に重要である。よって抗体分子の構造-機能相関を解明するためには、X線結晶構造解析やNMRなど従来の平均的な構造解析手法では不十分である。いっぽう原子間力顕微鏡(AFM)は、測定可能な試料や環境に対する制約が一切存在しない実空間・サブ分子スケール表面構造観察手法であり、抗体分子の有する柔軟な分子構造を水中でありのままに観察できる。そこで本研究では、所属研究室で開発された液中で動作する周波数変調検出方式AFMを用いたモノクローナル抗体(IgG)の水溶液中における表面構造観察を行った。その結果、IgG分子がある種の電解質溶液中で自発的に6量体構造を形成し、さらにそれらが自己組織的に2次元結晶を形成することを初めて明らかにした。さらに本研究では溶液条件を適当に制御することにより、IgG分子単量体の観察にも成功しており、Fab,Fc各領域に存在する球状のタンパク質ドメイン(Igドメイン)構造やヒンジ領域の可視化にも成功した。本研究成果は、AFMが生命現象に関わる未知の構造を明らかにしたという点において、AFM技術の生体機能解析における重要性を示す画期的な成果であり、今後免疫系の分子機構解明へのAFMの応用が強く期待される。
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