カロリンスカ研究所（KI）の研究者たちは、DNAオリガミと呼ばれる技術を使用して、重要な細胞受容体がこれまで知られていなかった方法で活性化されることを示しました。この結果は、Notchシグナリング経路の働きと、それがいくつかの深刻な疾患にどのように関与しているかを理解するための新たな道を開きます。
この研究は、2024年1月18日にNature Communications誌に掲載されました。オープンアクセス論文のタイトルは「Soluble and Multivalent Jag1 DNA Origami Nanopatterns Activate Notch Without Pulling Force（溶解性および多価性のJag1 DNAオリガミナノパターンによる、引っ張り力なしでのNotchの活性化）」です。
Notchは、幅広い生物にとって非常に重要な細胞受容体であり、ハエから人間に至るまでの初期胚発生を含む多くの異なるプロセスで重要な役割を果たします。Notchは、体内の異なる細胞タイプへの幹細胞の発達を調節します。このシグナリング経路の欠陥は、がんを含む深刻な疾患を引き起こす可能性があります。
これまでの受容体の機能に関する主流の見解は、隣接する細胞がそれを引っ張ることによって純粋に機械的に活性化されるというものであり、つまり、シグナリングは細胞間の直接的なコミュニケーションの結果としてのみ発生するというものでした。
DNAを建材として
しかし、カロリンスカ研究所の研究者たちは現在、Jag1と呼ばれるタンパク質の助けを借りて、Notchの活性化も「オンデマンド」で達成できることを報告しています。研究者たちは、このタンパク質をDNAオリガミと呼ばれる技術によって作成されたDNA構造上に配置しました。この技術は、DNAを建材として使用してナノスケールレベルで任意の形状の構造を作ることを可能にします。この場合、DNA構造は細胞表面にタンパク質を運ぶことができるナノサイズの棒に成形されました。
「これは、Jag1タンパク質の分子を非常に小さな距離で異なるパターンに配置し、その後これらのパターンをNotch受容体を持つ幹細胞にさらすことを可能にする技術です」と、研究を共同で率いた医学生化学および生物物理学科のビョルン・ヘグベリ博士（Björn Högberg, PhD）、カロリンスカ研究所は述べています。
複数の疾患で重要な要素
結果は、Notch受容体が異なる程度まで活性化されることを示しています。これは、パターンの形とタンパク質の局所濃度に依存します。しかし、このシグナリングがどのように正確に行われるかについては、まだ多くの疑問が残っています。
「私たちは現在、他の研究者と協力して、この方法をin vivoでも機能させることができるかどうかを見ています。つまり、試験管内だけでなく、マウスモデルでもです」とホーグバーグ博士は述べています。「これは基礎研究ですが、Notchはいくつかの疾患、特にある種の白血病や発達障害アラジール症候群において重要な要素です。したがって、これらの疾患についてもより良い理解につながることを期待しています。」
[News release] [Nature Communications article]
