人工脂質膜と高速AFMで解き明かすカドヘリンの結合メカニズム

研究チームがカドヘリンの結合過程を観察

国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）と複数の大学の研究者から成るチームは、細胞膜を模した人工脂質膜でカドヘリン複合体の結合過程を観察する新たな技術を開発しました。この技術により、細胞間接着分子の結合や解離の様子を直接観測することができ、新たな知見が得られました。

カドヘリンとは

カドヘリンは細胞膜に存在し、隣接する細胞同士を接着させる重要な膜タンパク質です。これにより細胞同士の結合が強化され、組織の形状が保たれます。しかし、カドヘリンが膜上でどのように結合し、解離するのかを観察することは難しく、従来は分子が静的な状態での研究が中心となっていました。

新たな観察手法の開発

研究チームは、細胞膜に似せた人工脂質膜を利用し、カドヘリンがどのように結合し、動いているのかを観察することに成功しました。高解像度で動的な観察が可能な高速原子間力顕微鏡（高速AFM）を用い、液中での分子の動きや構造変化を観察しました。これにより、これまで解明されてこなかったカドヘリンの多様な結合様式が明らかになりました。

カドヘリンの動的結合過程

観察の結果、従来考えられていたカドヘリンの結合メカニズムとは異なる新しい結合経路が発見されました。特に、カドヘリンはフリップ運動やホップ運動を通じて結合し、さまざまな順序で多量体を形成することが分かりました。この知見は、細胞間の接着がどのように行われているかを理解するための重要な手がかりとなります。

研究の社会的背景

細胞間接着は、発生過程における組織や臓器の形成、さらには成体の皮膚や神経組織の機能維持において非常に重要です。カドヘリンの異常な機能は、がん細胞の浸潤や発生異常に大きく関連しています。したがって、細胞間接着の基本原理を解明することは、疾患メカニズムの理解にも直結します。

今後の展望

研究チームは、今後カドヘリン以外の細胞間接着タンパク質の結合機構の解明にこの技術を応用していく予定です。これにより、さまざまな疾患の発生メカニズムを理解し、対策を講じるための新たな手がかりが得られることが期待されています。

本研究の詳細は、2026年10月7日に『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)』に掲載されました。今回の成果は、細胞間接着タンパク質が膜上でどのように機能しているかをより深く理解するための新しい視点を提供しました。