河西奈保子 田中あや Chandra S. Ramanujan*
機能物質科学研究部 *オックスフォード大
受容体タンパク質は生体膜内に存在して生体内の情報伝達に重要な役割を果たしている。受容体タンパク質は細胞外にあるシグナル分子（リガンド）と結合して、電気的もしくは化学的に細胞内に情報を伝達する微小でかつ高選択性を持つ素子である。また、多くの受容体タンパク質は複数の単一タンパク質（サブユニット）の会合体である。受容体タンパク質の構造は主にX線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡法により検討されているが、受容体タンパク質が活性を有する状態での構造観察はほとんど行われていない。
我々は、タンパク質一分子を観察することができる解像度を有し、溶液中での観察が可能な原子間力顕微鏡(AFM)を用い、イオンチャネル型受容体タンパク質を、溶液中、すなわち受容体タンパク質が活性を持った状態で観察した。
強制発現させた昆虫細胞から受容体タンパク質を精製し（図1）、透析法を用いて脂質二分子膜へ再構成した。再構成後の試料をAFMの試料台であるマイカ基板上に静置したあと観察溶液で洗浄し、基板に吸着した試料を観察した。透析により脂質二分子膜中に再構成された受容体が観察できた。抗体反応を用いた検討から、Ｎ末端が基板の上方を向いた状態で再構成されていることを確認した。さらに本受容体を拡大して観察したところ、この受容体を構成している4つのサブユニットと考えられる4つの構造物が観察され（図2）、さらに、これらのサブユニットは、脂質二分子膜中で様々な形状を有していることが分かった。この結果から活性を有する受容体タンパク質が刺激を与えない状態でも熱揺らぎなどにより構造を変化させていることが初めて分かった[1]。
本研究の一部は、英国Bionanotechnology IRCおよび科研費の援助を受けて行われた。
[1] N. Kasai et al., BBA Gen. Subj. 1800 (2010) 655.
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