| 研究実績の概要 |
本研究は、細胞内情報処理蛋白質の多重リン酸化を利用した新たな細胞記憶の形成・保持機構を研究し、その分子機構に由来する細胞個性の発現や遺伝的変異による発病の理解を目指した。動物細胞の持つリン酸化酵素RAFは、細胞内情報処理ネットワークの要となる反応要素である。我々は最近、細胞内のRAF分子の平均構造が細胞ごとに異なっており、それが増殖因子に対する細胞ごとのRAFの応答性の違いと強く相関していること、さらに、RAFの構造分布が、分子内の複数のアミノ酸残基のリン酸化の組み合わせによって制御されていることを示す実験結果を得た。この結果は、各々の細胞が経験してきたリン酸化酵素活性化の履歴がRAF分子に埋込まれ、細胞応答を決定していることを示唆している。この現象の実態と意義を解明することが目標である。
RAFの構造は、両端にGFPとTMR-Halo tagを結合したプローブ分子を用いて、末端間のFRET信号変化によって検出可能である。本年度は細胞内におけるRAF分子活性化詳細を明らかにするため、細胞質での１分子FRET計測により細胞質内の構造ダイナミクス計測を行った。RAFが少なくとも３つの構造状態を持つことが明らかになり、EGFによる細胞刺激に応じて閉じた状態および中間状態から開いた状態へ遷移することが示唆された。また、閉じた状態と開いた状態の間の遷移が10~20 msの時間スケールで起きていることが推定された。変異体の計測からこの構造変化にはRAFのS259, S621のリン酸化による14-3-3蛋白質との相互作用が関わっていると考えられる。閉じた構造の割合は静止状態でも細胞毎に異なっており、細胞間のリン酸化反応のゆらぎがRAFの初期構造分布を決めていると思われる。
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