AFMによる1分子レベルのメカノトランスダクション機構の解明

Single-molecular mechanotransduction revealed by AFM

　メカノセンサー分子は，機械的な力のもとでその立体構造（コンフォメーション）を変化させ，細胞内の生化学的シグナルを誘導する分子である。例えば，細胞膜上に存在する機械受容チャネルは，膜張力に応じてカルシウムイオンの透過性を調節することが知られる。また，細胞の接着構造に存在する幾つかのタンパク質は，張力のもとでその一部がほどけ（アンフォールディングし），他の接着関連分子の結合を促進することが知られる。メカノセンサー分子は，細胞が恒常性を維持するだけでなく，周囲の力学的情報をもとに細胞分化や細胞死などが運命決定されるうえで重要な要素である。したがって，力を起因とした様々な生物学的現象を“入力側”から探るためには，メカノセンサー分子の力のもとでの分子動態を明らかにすることが必要となる。本稿では，原子間力顕微鏡を用いてメカノセンサー分子に張力を負荷する，あるいは，その立体構造を走査するための実験手法を紹介する。更に，全反射照明蛍光顕微鏡との組み合わせにより，メカノセンサー分子に対するシグナル分子の結合を直接観測するための1分子実験手法を提案する。