研究課題
本研究では、細胞膜のシグナル伝達について、多くのシグナル系に共通の基本戦略・原理であると思われる以下の２つの作業仮説の成否を検討し、シグナル機構の解明を進めることを目的としている。作業仮説は、(1)シグナル分子複合体は、生細胞内で1分子法で直接見ると、大きくも安定でもなく、0.1秒オーダーで様々なシグナル分子がやってきては去っていくような著しく動的な機構で働く、(2)アクチン膜骨格がシグナル変換の基盤として働く、というものである。主に3つの受容体系（補体制御のCD59、アレルギーに関わるFcエプシロン受容体、アドレナリン受容体などのGPCR）を用い、さらに1分子イメジング・追跡法の改善を進めてそれを応用することによって解明を進める。以て、細胞のシグナル機構研究にパラダイム変換を誘起し、シグナル異常による多くの病気の理解や新規機構に基づく薬剤の設計概念構築に寄与したい。本年度は、（１）超高速の超解像PALMイメジング＋１分子追跡の同時実行法の開発をすすめ、（２）さらに、試料の観察条件を工夫して、1分子の追跡時間を、200秒程度（従来の10倍以上）まで延ばすことに成功した。シグナル変換機構については、（３）シグナル分子のCD59会合体ラフトへの短寿命リクルート過程の解明、および、（４）Ｆｃエプシロン受容体のシグナル系で鍵となるLATの機能機構の解明を進めた。さらに、（５）CD59会合体ラフトに、5回膜貫通のCD47とインテグリンがリクルートされること、それらの分子のCD59会合体ラフトへの滞在時間が、1秒未満と、過渡的複合体を形成することを見いだした。
2: おおむね順調に進展している
本年度は、ほぼ計画通り（交付申請書に記入した通り）、本課題の研究がおおむね順調に進捗した。具体的には、研究実績の概要に記した通り、（１）超高速の超解像PALMイメジング＋１分子追跡の同時実行法の開発をすすめ、（２）さらに、試料の観察条件を工夫して、1分子の追跡時間を、200秒程度（従来の10倍以上）まで延ばすことに成功した。シグナル変換機構については、（３）シグナル分子のCD59会合体ラフトへの短寿命リクルート過程の解明、および、（４）Ｆｃエプシロン受容体のシグナル系で鍵となるLATの機能機構の解明を進めた。さらに、（５）CD59会合体ラフトに、5回膜貫通のCD47とインテグリンがリクルートされること、それらの分子のCD59会合体ラフトへの滞在時間が、1秒未満と、過渡的複合体を形成することを見いだした。
1分子イメジング・追跡の方法開発については、現在までうまく進捗しているので、それらをさらに推進する。すなわち、以下のような研究を進める予定である。（１）超高速1分子追跡と超高速PALMイメジングの同時実行法の開発をさらに推進する。また、1分子を複数個の蛍光分子で標識し、時間分解能を20マイクロ秒程度まで、さらに改善する方法の開発を進める。（２）1分子を追跡する時間は、昨年度の研究で200秒程度にまで改善できたが、それを用いて、1分子現象の継続時間を測定するための理論構築を行う。同時に、シグナル変換の著しく動的な機構の解明を継続する。すなわち、（３） シグナル分子のCD59 会合体ラフトでの分子間相互作用を明らかにする。CD59 会合体ラフトは10nm 程度の小さな構造体であり、ラフト内で分子は動けるし、同じ分子が数個同時にリクルートされることから、短時間のリクルートでも、CD59会合体ラフト内で分子間相互作用や反応が可能になっていると思われる。これを高時間分解能で観察することにより検討する。（４）昨年度からの研究の継続として、 CD59 会合体ラフトに、5 回膜貫通のCD47 とインテグリン2 分子がリクルートされて、7 回膜貫通のGPCR 様に振る舞うという仮説を検討する。このような複合体の形成を高速1 分子観察で検出することを試みる。さらに、ここに3 量体G タンパク質がリクルートされるかどうか（この結合がGPCR 様の証明）を調べる。（５）Fcε受容体についてもシグナル機構を調べる。（６）アドレナリン受容体（GPCR）についても検討を進める。（７）膜骨格は、7a) 細胞膜のシグナル系に対して、シグナル分子を閉じ込める囲いとして働き、局所シグナルを誘起する、という仮説、および、7b) シグナル変換のプラットフォームとしてはたらく、という仮説、の検討を行う。
すべて 2017 2016
すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)
The Journal of Cell Biology
巻: 216 ページ: 1183～1204
10.1083/jcb.201607086
Nat. Chem. Biol.
巻: 12(6) ページ: 402-410
10.1038/NCHEMBIO.2059
