糖鎖間相互作用が細胞膜を組織化する新原理を発見~糖脂質が微小膜領域を形成し、がんに関わるEGF受容体の活性を抑制~

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2026-08-27 岐阜大学

岐阜大学、国立がん研究センター、沖縄科学技術大学院大学などの研究グループは、同じ細胞膜上に存在する糖鎖同士が直接結合する「cis糖鎖間相互作用」が、細胞膜を組織化する新たな基本原理であることを発見した。研究では、39種類の蛍光標識ガングリオシドを全化学合成し、1分子イメージングによって、生きた細胞膜上で糖鎖同士が約0.1秒という短時間の結合と解離を繰り返す現象を直接観察した。ガングリオシドは同種二分子の二量体を形成し、コレステロールによって安定化された微小な膜領域を構築する。さらに、GM3の糖鎖二量体がEGF受容体(EGFR)の糖鎖と相互作用することで、EGFRの二量体化と活性化を抑制することを確認した。短寿命の相互作用を繰り返すことで受容体活性を持続的に制御できることから、細胞膜の構造や情報伝達には、タンパク質・脂質だけでなく糖鎖間相互作用も重要であることが示された。がん研究や糖鎖を標的とする創薬への応用が期待される。

図

<関連情報>

シス型グリカン-グリカン相互作用は、受容体シグナル伝達を調節する膜ナノドメインを組織化する Cis glycan–glycan interactions organize membrane nanodomains that tune receptor signaling

Kenichi G. N. Suzuki,Naoko Komura,Sachi Asano,Maina Takahashi,Eriko Yamaguchi,Ayano Yamazaki,Akihiro Imamura,Shusaku Shibutani,Rahul Chadda,Taka A. Tsunoyama,Takahiro K. Fujiwara,Koichiro M. Hirosawa,Kenichi Morigaki,Koichi Furukawa,Keiko Furukawa,Yoshio Yamauchi,Yukichi Kitamura,Masataka Nagaoka,Hiromune Ando & Akihiro Kusumi

Nature Communications  Published:27 August 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76857-x

Abstract

The plasma membrane (PM) is generally viewed as organized by coordinated interactions among proteins and lipids, largely overlooking the cell’s most extensive surface chemistry, the glycan layer. Here, we directly detect specific cis glycan–glycan interactions using single-molecule imaging of 39 chemically synthesized fluorescent ganglioside analogs in living cells and defined lipid bilayers. All gangliosides examined form transient, metastable homodimers via homophilic glycan interactions, which are stabilized by cholesterol to generate nanoscale ganglioside homodimer rafts. They represent fundamental organizing units underlying PM nano-heterogeneity. Using EGF receptor (EGFR) as a representative receptor, we show that the interactions of paired GM3 glycans in the GM3 homodimer raft with defined N-linked glycans on EGFR suppress ligand-independent EGFR dimerization by reducing the dimer formation rate and enhancing dissociation, and continue to slow dimerization after EGF stimulation. Our findings establish cis glycan–glycan interactions as an organizing principle of PM organization and receptor regulation.

細胞遺伝子工学
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