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自然免疫は微生物の感染に対する生体の初期防御反応である。Toll-like receptors (TLRs)は、微生物の構成成分を認識し自然免疫を活性化する一回膜貫通型の受容体であり、自然免疫において中心的な役割を果たす。TLRは、様々な疾患に関わり、それらの治療薬のターゲットとされている。これまでの細胞外ドメインを用いた構造生物学的研究により、TLRが特異的にリガンドを認識する機構、細胞外ドメインが二量体化する機構が明らかになった。しかし、依然として細胞外ドメインから細胞内へとどのように情報が伝達されるかという疑問が残る。またTLRの活性化する場に関して脂質ラフト構造に移行することが重要であるとの報告が多数存在する。しかし、それらに関しての直接的な実験データは皆無である。本研究の目標はTLR全長を異なる脂質組成の脂質二重膜中に再構成し、ある種の脂質または脂質ラフト構造がTLRの活性化にどのような影響を与えるのかを解析することである。
今年度は、TLR全長の活性化状態の３次元構造を解明することに注力した。まず、TLR全長を、脂質環境を模したナノディスクに効率的に再構成する条件検討を重点的に検討した。ナノディスク形成に使用する膜足場タンパク質の検討、脂質の検討、再構成手順の検討を行った。その結果、１分子のTLR全長を再構成する条件およびリガンドを介した２分子のTLR全長を再構成する条件をそれぞれ最適化することに成功した。さらに、２分子のTLR全長をナノディスクに再構成した試料に関して、クライオ電顕での構造解析を進めた。サンプルの調製方法、グリッドの凍結条件などを検討し、十分に粒子が分散したクライオ電顕像が得られるようになった。今後、さらに条件を検討することで、脂質二重膜上での活性化型のTLR全長の構造解析が可能となる見通しである。
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