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プレスリリース概要

2018.10.12

Wntタンパク質複合体の凝集と解離が情報の拡散範囲を規定する 〜細胞の社会の中で情報が拡散するためには〜

自然科学研究機構 生命創成探究センター
自然科学研究機構 基礎生物学研究所
大阪大学

動物の組織や器官は数多くの細胞から成り立っています。各々の組織や器官には固有の形や機能がありますが、それらが作り出されかつ維持されるためには、細胞同士のコミュニケーションが欠かせません。Wnt(ウィント)に代表される情報分子(シグナルタンパク質)は、組織の中の特定の細胞から分泌され、周囲の細胞に受容されることにより、細胞間コミュニケーションを担うことが知られています。Wntがどの程度遠くの細胞にまで拡散されるのかは、組織や器官における細胞間コミュニケーションの特性を理解する上で重要な問題ですが、Wntの拡散範囲がどのように決まるのかについてはこれまで分かっていませんでした。
 
今回、生命創成探究センター(ExCELLS)および基礎生物学研究所の高田律子研究員、三井優輔助教および高田慎治教授らの研究グループは、大阪大学の内山進教授(生命創成探究センター客員教授)、産業技術総合研究所の佐藤主税研究グループ長、理化学研究所の佐甲靖志主任研究員のグループと共同し、細胞外に分泌されたWntタンパク質が3量体を最小ユニットとする複合体を形成することを明らかにするとともに、Wntタンパク質複合体の凝集と解離のバランスによってWntが拡散する範囲が決まるという新しい考え方を提唱しました。
 
Wntは動物の発生、細胞の分化、幹細胞の維持、がん化など様々な生命現象において重要な働きをするシグナルタンパク質として、これまで大きな注目を集めてきました。しかしながら、多くの研究者の努力にもかかわらず、発見後40年近い年月を経てもなお、Wntタンパク質の高次構造や拡散機構は未解決の重要課題として残されていました。研究グループは様々な試行錯誤の末、蛍光検出器を搭載した超遠心分析法や、カラムクロマトグラフィー、電子顕微鏡を用いた単粒子解析などの方法を組み合わせることにより、細胞外に分泌されたWntタンパク質がホモ3量体を形成すること、そしてこの3量体は相互に凝集する性質と、受容体等のWnt結合因子によって容易に解離する性質を併せ持つことを発見しました。さらに、このような集積と解離は胚体内でも起きていることを突き止めるとともに、凝集した多量体は拡散性が低いのに対し、解離してWnt結合因子とヘテロ複合体を形成すると拡散性が高まることが明らかになりました。
 
本研究は、Wntの拡散範囲を決める基本的なしくみを明らかにしたものであり、組織や器官の形成や維持の基盤となる細胞間コミュニケーションの分子機構を解明する上で重要な発見であると言えます。
 
本研究成果は2018年10月10日付でCommunications Biology誌に掲載されました。

fig2.jpg図:電子顕微鏡を用いた単粒子解析によるWnt3aタンパク質ホモ3量体の構造