今月の分子（Molecule of the Month）

我々の身体は何兆個もの細胞からできていて、その全てが一緒になって働くことで生命を維持している。そして、一緒になるためには多くの「基盤構造」が必要となる。この「基盤構造」は多くの階層構造をとっており、大きな構造としては骨や腱がある。細胞間の空間は、丈夫な綱はシートの集まりでできている結合組織で埋められていることが多い。更に、密接した細胞サイズレベルの「基盤構造」は、隣接する細胞を直接接着するのに使われる。

接着蛋白質

カドヘリン（Cadherin）は細胞を接着させる分子の一つである。細胞表面から長く伸びた構造をしている（右図）。その細胞外部分は、一連の折りたたまれたドメインが並んだ構造をしており（PDBエントリー:1L3W）、各ドメインにはカルシウムイオンが結合して全体構造を強固なものにしている。カルシウムイオンを取り除くと、この構造は柔らかくなり、蛋白質切断酵素によって簡単に破壊されてしまう。鎖の末端には特徴的なアミノ酸であるトリプトファン（右図上部にある赤色で示した部分）があって、これが隣の細胞に結合し、２つの細胞を接着させている。

カドヘリン分子の尾部は細胞膜（右図の四角い灰色で示した部分）と交わり、カテニン（catenin）蛋白質によって細胞骨格とつながっている。β-カテニン（右図下部の青い部分、PDBエントリー:1I7X）はカドヘリンの小さな尾部に結合して、細胞内部でぶら下がっている。ここには示していないα-カテニンは、β-カテニンとアクチンフィラメントの両方に結合する。

選択的接着性

カドヘリンには様々な種類があり、作り出す細胞の種類によって種類は異なっている。その違いはわずかなものであるが、相手を認識してしかるべき相手に対してのみ突き出している。例えば、ここに示したものは表皮細胞によって作られたものである。これらのカドヘリンは、それぞれ胚発生において重要な役割を果たす。成長中の細胞がしかるべき場所を認識し、その場所に定着するようにしむけている。胚の段階では、各細胞の接着は弱く自ら適切な場所へと移動していくが、その後組織の成熟すると各細胞間の接着は強められる。

構造を見る

※上図をクリックするとjmolによる対話的操作ができるページが表示されます。

２つのカドヘリン蛋白質の接着結合は、一方の分子中にあるトリプトファン（上図の赤と黄色の球）が伸びてもう一方の分子にあるくぼみに結合した時に形成される。その状態の構造はPDBエントリー1L3Wで見ることができる。上図を見ると、３つのカルシウムイオン（緑の球）がドメインの間にあることが分かる。これが構造全体を安定化させている。なお、このエントリーで対話的に操作して構造を見るには、少し面倒な操作が必要となる。というのは、２つ目の分子構造を見るには、結晶構造の変換（Y軸に関して180°回転、すなわち座標を -x, y, -z としたもの）が必要だからである。より簡単に構造を見るには、PDBエントリー1NCIの方が適している。このエントリーには、２つの分子の末端ドメインの情報だけが含まれている。

※この図はRasmolで作成しました。同様の図を作成するには、当PDBエントリーのRCSBサイトにある、"Images and Visualization" の中の任意のオプションを選択して下さい。対話的操作のできるJmolバージョンもあります。また、PDBjのサイトにあるjVバージョンでも対話的に構造を見ることができます。