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生物物理学：1分子画像化法によって明らかになった、細胞表面ホットスポットでの受容体–Gタンパク質間の相互作用
Nature 550, 7677 doi: 10.1038/nature24264
Gタンパク質共役受容体は、多くのホルモンや神経伝達物質の生物学的影響を仲介していて、重要な薬理学的標的である。この受容体はGタンパク質と結合することによって、このようなシグナルを細胞内へと伝達する。しかし、受容体とGタンパク質が出会い、結合し、共役する仕組みは明らかにされていない。今回我々は、細胞膜上でのGタンパク質共役受容体とGタンパク質との協調した動きを解析して定量的モデルを考案し、時間空間的に非常に複雑なその相互作用の基盤となる複数の重要な因子を明らかにした。1分子の二色画像化法を用いて、生細胞表面で個々の受容体とGタンパク質との間に起こる相互作用を可視化した。基本的な条件下では受容体とGタンパク質は活性に依存する複合体を形成し、これはおよそ1秒間持続する。アゴニストは、受容体とGタンパク質の相互作用の反応速度論的性質を、主に会合速度を高めることによって特異的に調節する。細胞膜上にはホットスポットがあり、これは少なくとも部分的には、細胞骨格とクラスリン被覆ピットによって範囲が限定されていることが分かった。受容体とGタンパク質はここに閉じ込められ、優先的に結合する。ナノボディNb37を用いた画像化により、Gタンパク質共役受容体によるシグナル伝達はこのようなホットスポットで選択的に起こっていることが示唆された。これらの知見は、Gタンパク質共役受容体によるシグナル伝達を制御する動的相互作用について、新たな手掛かりを与えるものである。
