体内にある細胞は常に他の細胞と情報を交換し合い、資源の輸送と利用の調整を行い、そしていつ成長し、いつ休んで、いつ死ぬのかを決定している。このようなメッセージの多くは右図では赤色で示した上皮成長因子（Epidermal Growth Factor、EGF、PDBエントリー 1egf）のような小さなタンパク質が運んでいる。EGFは成長が許可されていることを細胞へ伝えるメッセージなのである。EGFは成長している部位の細胞が放出し、放出した細胞自身または近隣の細胞によって拾われて、拾った細胞の細胞分裂能を活性化させる。細胞表面の受容体がEGFに結合してメッセージを受け取り、細胞内にある信号伝達タンパク質へと中継され、最終的に成長に必要とされる一連の作業が呼び出される。

ドメインと２量体

右図に青色で示した上皮成長因子受容体（epidermal growth factor receptor、EGF受容体）は多くの可動部分を持つ柔軟なタンパク質で、大きな細胞外部分、細胞膜を横切っている部分、キナーゼドメイン（kinase domain、リン酸化酵素ドメイン）、長い柔軟な尾部からできている。細胞の外側（灰色の帯より上）に面した部分は、節でつながった４つのドメインで構成されており、これがEGFを認識する。周辺にEGFがないと、自ら右図左に示すような折りたたんだ構造をとる。そこにEGFが結合すると、受容体は開いてもう１つの同じ受容体と結合し、右図右に示すような２量体を形成する。これによって２つのキナーゼドメイン（図の下方に示した部分）が一緒になる。互いに接近しているため、受容体の長くて柔軟な尾部（ここに示す構造では見えていないので点で示している）にあるチロシン（tyrosine）アミノ酸へリン酸基（phosphate group）を付加することができる。そしてリン酸化された尾部が細胞内にある信号伝達タンパク質を刺激する。

構造的な驚き

EGF受容体は非常に柔軟なので、いくつかの部分に分けて別々に研究されてきた。そのため、この図を作るには複数のPDBファイル（PDBエントリー 1nql、1ivo、2jwa、1m17、2gs6）が必要であった。そしてこの構造にはいくつかの驚くべき点のあることが明らかになった。まず、EGFは上皮成長因子受容体複合体の両側に結合するのが分かった（通常同じような受容体の場合、リガンドは受容体の中央に結合する）。このことから、EGFは受容体に２量体化に適した形状をとらせているのであって、２つの鎖をくっつける働きをしているのではないと思われる。また、キナーゼドメインを注意深く観察することにより、上下非対称な形状が活性化に関与しているのであって、細胞外部分の対称的形状によって活性化されているのではないことも明らかになった。

大きなファミリー

EGFとその受容体は、協同して細胞を成長と発生を制御するという観点でくくられる大きなタンパク質ファミリーに属している。このファミリーには少なくとも７種の類似タンパク質メッセージがあり、例えば、変形増殖因子α（transforming growth factor alpha）、アンフィレギュリン（amphiregulin）、そして４つの受容体が集まって働くErbBまたはHER受容体と呼ばれるものが挙げられる。これらメッセージおよび受容体は、同種あるいは異種の受容体2つをくっつけるまた別のメッセージと混ざっても混乱することなく機能する。こうして、この仕組みによって様々なメッセージを運び、各種細胞の必要に応じた調整を行うことができる。