時間スケールの単一分子イメージングによってWnt共受容体LRP6およびROR2が共通のシグナロソームへと動的に会合する様子が明らかに

SCIENCE SIGNALING
3 Mar 2026 Vol 19, Issue 927
DOI: 10.1126/scisignal.adr8141

Michael Philippi^{1, †}, Julia Dohle^{1, †}, Isabelle Watrinet¹, Michael Holtmannspötter¹, Yi Miao^{2, ‡}, Jinye Li^{1, §}, Oliver Birkholz¹, Ulrich Rothbauer³, K. Christopher Garcia^{2, 4}, Rainer Kurre^{1, *}, Jacob Piehler^{1, *}, Changjiang You^{1, *}

1. ¹ Department of Biology/Chemistry and Center for Cellular Nanoanalytics (CellNanOs), Osnabrück University, Osnabrück 49076, Germany.
2. ² Department of Molecular & Cellular Physiology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94305, USA.
3. ³ Pharmaceutical Biotechnology, Eberhard-Karls-University, Tübingen 72074, Germany.
4. ⁴ Howard Hughes Medical Institute, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94305, USA.
5. * Corresponding author. Email: rainer.kurre@uos.de (R.K.); piehler@uos.de (J.P.); cyou@uni-osnabrueck.de (C.Y.)
6. † These authors contributed equally to this work.
7. ‡ Present address: Division of Life Science, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China.
8. § Present address: Department of Spine Surgery, Shenzhen Second People’s Hospital, Shenzhen, China.

Editor's summary

追跡・局在化顕微鏡法（TALM）は、細胞表面タンパク質の動態を高い時空間分解能で画像化するが、光退色によって追跡時間は数秒に制限される。Philippiらは、可逆的結合ナノボディを用いたTALM（rbTALM）を開発することにより、連続的なフルオロフォア補充が可能になり、追跡時間を1時間以上に延長した。rbTALMを用いて、Wnt受容体FZD8と、別個の細胞内応答を刺激する共受容体LRP6およびROR2を同時に追跡したところ、リガンドに誘導されて3つの受容体すべてを含む複合体が形成されることが明らかになったことから、共受容体がFZD8の結合に競合しない可能性が示唆された。この手法を他の細胞表面タンパク質に適用して、それらの動態のモニタリング時間を延長させることができる。—Annalisa M. VanHook

要約

Wntリガンドは、Wnt受容体FZDにどの共受容体が動員されるかによって、β-カテニン依存性（標準）またはβ-カテニン非依存性（非標準）シグナル伝達を刺激する。いずれの経路も、受容体がオリゴマー化してシグナロソームとなることによって開始され、下流エフェクター群の大部分が重複する。Wntシグナロソームの会合を長時間かつ高い時空間分解能で解明するために、われわれは可逆的結合ナノボディによる標識に基づく単一分子の追跡・局在化顕微鏡法（rbTALM）を考案した。結合親和性を微調整したナノボディ標識ペアを設計し、高性能な単一分子追跡を保証するとともに、光退色した標識の連続交換を可能にした。多色rbTALMイメージングによって、ビデオレートで1時間以上も、同一細胞内の3つの異なる標識付きWnt共受容体の同時追跡と超解像イメージングを可能にした。タイムラプス相関解析によって、標準Wnt共受容体（LRP6）および非標準Wnt共受容体（ROR2）とFZD8が協同的に会合して共通のハイブリッドWntシグナロソームを形成することが明らかになった。これらの知見は、ミリ秒単位から時間単位にわたるナノスケールの動態を探索し、シグナル伝達複合体の形成の根底にある分子動態を解明するうえでの、rbTALMイメージングの可能性を示すものである。