阪大ら,細胞接着タンパク質の相互作用を可視化

大阪大学,慶應義塾大学,京都大学は,細胞間接着を担うタンパク質N-cadherinの相互作用をイメージングするための蛍光センサー「INCIDER」を開発した(ニュースリリース)。

私たちヒトを始め,多細胞生物は細胞と細胞の相互作用によって形作られている。この細胞間相互作用は多様な細胞接着タンパク質が担っている。

細胞接着タンパク質N-cadherinは,発生から高次脳機能まで幅広い生命現象に寄与している。N-cadherinの生理機能は主に遺伝子欠損による「必要性」の検討と過剰発現や再構成実験による「十分性」の検討により,明らかにされてきた。

しかし,実際にN-cadherinが「いつ・どこで」相互作用することで,生命現象に貢献しているのかということは見過ごされてきた。そこで研究グループは,生きた細胞間で起こるN-cadherin間の相互作用の時間変化をイメージングするためのセンサーを開発することにした。

二量体形成によって蛍光を生じる特殊な蛍光タンパク質であるddGFPをN-cadherinの細胞外領域に挿入することにより,N-cadherin間相互作用によって緑色蛍光を生じるセンサー「INCIDER」を開発した。

これまでに用いられていた細胞間相互作用を可視化するための蛍光センサーは,低いシグナル/バックグラウンド比あるいは不可逆的な蛍光発光のため,細胞間相互作用の形成と解離の時間変化をコントラスト良くイメージングすることが出来なかった。

そこで研究グループは,高いシグナル/バックグラウンド比を有するとともに,タンパク質間の可逆的な結合解離のイメージングが可能なddGFPという特別な2つの蛍光タンパク質のペアを使用することで,これまでの問題を解決した。

これにより,既存の細胞間相互作用を可視化する蛍光センサーでは困難であった,細胞間相互作用の形成と解離をコントラスト良く可視化することに成功した。さらに,INCIDERを神経細胞に導入することで,世界で初めて生きた神経細胞間におけるN-cadherin相互作用の時間変化の可視化にも成功したという。

この成果は,これまでイメージングが困難なため見過ごされてきた細胞接着タンパク質の相互作用の時間変化を観測することの重要性を世界に投げかけるもの。研究グループは,生命現象におけるN-cadherinを始め様々な細胞接着タンパク質の接着の果たす役割に関する基礎研究の加速が期待されるとしている。

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