パターン化人工膜を用いた膜タンパク質のラフト親和性と機能の解析

• 研究課題/領域番号: 26291031
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 森垣 憲一 神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 准教授 (10358179)
• 研究分担者: 林 文夫 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (80093524) ; 鈴木 健一 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (50423059) ; 笠井 倫志 京都大学, 再生医科学研究所, 助教 (20447949)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 生体膜 / 膜タンパク質 / 脂質ラフト / 人工膜 / ロドプシン光受容体 / 受容体 / ロドプシン / GPCR

研究成果の概要

生体膜においてコレステロールと飽和脂質に富んだ膜ドメイン（ラフト）は、膜タンパク質の局在や機能調節に大きな役割を果たすと考えられている。本研究は、ラフト領域（lo相）と非ラフト領域（ld相）が明確なパターンとして形成された人工膜を用いて、ラフトの役割を定量的に評価する手法を開発した。ロドプシン光受容体および光シグナル伝達に関与する膜結合型タンパク質群をモデル膜タンパク質として用いて、人工膜への再構成技術、ラフト親和性定量化技術を確立した。その結果、光活性化されたロドプシンがラフト親和性を高めることが示された。これは、ラフトによるシグナル伝達機能調節機構を初めて定量的に評価した重要な成果である。

研究成果

• [雑誌論文] ガングリオシドプローブの1分子観察によりラフト動態を探る (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 雑誌名: 生化学 巻: 89 号: 1 ページ: 121-125
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890121
  • NAID: 40021119840
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2017-02-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of the Prod1 membrane anchor in newt limb regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura, K., Tanimoto, Y., Hayashi, F., Harada, E., Shan, X.-Y., Shionyu, M., Hijikata, A., Shirai, T., Morigaki, K., Shimamoto, K.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 1 ページ: 270-274
  • DOI: 10.1002/anie.201609703
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanao Kinoshita, Kenichi GN Suzuki, Nobuaki Matsumori, Misa Takada, Hikaru Ano, Kenichi Morigaki, Mitsuhiro Abe, Asami Makino, Toshihide Kobayashi, Koichiro M Hirosawa, Takahiro K Fujiwara, Akihiro Kusumi, Michio Murata
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 未定 号: 4 ページ: 1183-1204
  • DOI: 10.1083/jcb.201607086
  • NAID: 120005998045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanometric gap structure with fluid lipid bilayer for the selective transport and detection of biological molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Ando, K., Tanabe, M., Morigaki, K.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 31 ページ: 7958-7964
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Komura, K. G. N. Suzuki, H. Ando, M. Konishi, M. Koikeda, A. Imamura, R. Chadda, T. K. Fujiwara, H. Tsuboi, R. Sheng, W. Cho, K. Furukawa, K. Furukawa, Y. Yamauchi, H. Ishida, A. Kusumi (Co-Corresponding Author), and M. Kiso
  • 雑誌名: Nat. Chem. Biol. 巻: in press 号: 6 ページ: 402-410
  • DOI: 10.1038/nchembio.2059
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Confined diffusion of transmembrane proteins and lipids induced by the same actin meshwork lining the plasma membrane (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Fujiwara, Iwasawa, K., Kalay, Z., Tsunoyama, T. A. Y. Watanabe, Y. M. Umemura, H. Murakoshi, K. G. N. Suzuki, Y. L., Nemoto, N. Morone, A. Kusumi
  • 雑誌名: Mol. Cell Biol. 巻: 27 号: 7 ページ: 1101-1119
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-04-0186
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-molecule imaging of signal transduction via GPI-anchored receptors (2016)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1376 ページ: 229-238
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3170-5_19
  • ISBN: 9781493931699, 9781493931705
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluating the raftophilicity of rhodopsin photoreceptor in a patterned model membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto, Y., Okada, K., *Hayashi, F., Morigaki, K.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 109 号: 11 ページ: 2307-2316
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.10.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the organization of the plasma membrane and its role in signal transduction (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K. G. N.
  • 雑誌名: Int. Rev. Cell Mol. Biol. 巻: in press ページ: 67-96
  • DOI: 10.1016/bs.ircmb.2015.02.004
  • ISBN: 9780128022801
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Micropatterned model membrane with quantitatively controlled separation of lipid phases (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada, F., Morigaki, K.
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 5 号: 2 ページ: 1507-1513
  • DOI: 10.1039/c4ra09981h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Amyloid aggregation and deposition of human islet amyloid polypeptide at membrane interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sasahara, Kenichi Morigaki, Kyoko Shinya
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 2597-2612
  • DOI: 10.1111/febs.12807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast diffusion of a fiuorescent cholesterol analog in compartmentalized plasma membranes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiramoto-Yamaki N, Tanaka KA, Suzuki KG, Hirosawa KM, Miyahara MS, Kalay Z, Tanaka K, Kasai RS, Kusumi A, Fujiwara TK.
  • 雑誌名: Traffic 巻: 15(In Press)(5月号) 号: 6 ページ: 583-612
  • DOI: 10.1111/tra.12163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tracking single molecules at work in living cells (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kusumi, T. A. Tsunoyama, K. M. Hirosawa, R. S. Kasai, and T. K. Fujiwara
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 10 号: 7 ページ: 524-532
  • DOI: 10.1038/nchembio.1558
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule imaging revealed dynamic GPCR dimerization (2014)
  • 著者名/発表者名: R. S. Kasai and A. Kusumi
  • 雑誌名: Curr Opin Cell Biol. 巻: 27 ページ: 78-86
  • DOI: 10.1016/j.ceb.2013.11.008
  • 査読あり
• [学会発表] Nanogap-junction with a fluid lipid bilayer for selective biosensing (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morigaki
  • 学会等名: 8th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
  • 発表場所: Tohoku University
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 1分子観察によるガングリオシドのクラスター形成機構とEGF受容体活性制御機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 新学術領域研究「神経糖鎖生物学」最終班会議
  • 発表場所: JPタワー名古屋、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 高精度1分子観察で初めて明らかになった細胞膜構造とシグナル伝達機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 第３回医薬獣連携研究会プログラム
  • 発表場所: 岐阜薬科大学、岐阜市
  • 招待講演
• [学会発表] Transient GPCR dimers trigger basal signals as revealed by single-molecule imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Molecular Pharmacology, “GPCRs: From Single Molecules to New Forms of Treatment”
  • 発表場所: Il Ciocco, Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evaluating the raftophilicity of rhodopsin photoreceptor in a patterned model membrane (2016)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K., Tanimoto, Y., Hayashi, F.
  • 学会等名: 251st American Chemical Society National Meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-03-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Raft organization and function revealed by single-molecule imaging of ganglioside probes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • 発表場所: 淡路国際会議場
  • 年月日: 2016-01-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unraveling of raft Organization and function by single-molecule imaging of new ganglioside probes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki
  • 学会等名: The 21st iCeMS International Symposium
  • 発表場所: Kyoto University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation mechanisms of EGF receptor activity by gangliosides as revealed by single-molecule imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki
  • 学会等名: The 8th Asian Community for Glycoscience and Glycotechnology Annual Conference
  • 発表場所: Jiangnan University, Wuxi, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 1分子イメージングにより明らかになったガングリオシドの糖鎖相互作用によるEGF受容体活性制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2016年大会
  • 発表場所: 北里大学、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic dimer formation of G-protein coupled receptor in the live plasma membrane: An approach by using single molecule observation (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠井倫志、楠見明弘
  • 学会等名: 第54 回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] valuating the raftophilicity of rhodopsin in a patterned model membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto, Yasushi; Hayashi, Fumio; Morigaki, Kenichi
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] パターン化脂質膜とナノ空間を融合した新規人工生体膜の創出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森垣憲一，安藤公二，田邊真志
  • 学会等名: 第 35回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] ガングリオシド糖鎖相互作用が誘起するラフトの組織化と機能の１分子観察による解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Unraveling raft organization and function by GPI-anchored receptors and gangliosides (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki
  • 学会等名: Super-Resolution Seminar
  • 発表場所: inStem, Bangalore, India
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Micro-/ nano-compartments between substrate-supported model membrane and silicone elastomer (2015)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: TethMem 2015
  • 発表場所: Nanyan University, Singapore
  • 年月日: 2015-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] パターン化モデル生体膜を用いた、光シグナル伝達に関わる膜タンパク質の脂質ラフト親和性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷本泰士、小嶋佐妃子、森垣憲一、林文夫
  • 学会等名: 第53 回 日本生物物理学会 年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ロドプシンはラフト親和性の短寿命ナノドメインを形成しながら拡散している (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 文夫、齋藤 夏美、谷本 泰士、森垣 憲一、妹尾 圭司
  • 学会等名: 第53 回 日本生物物理学会 年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Constitutive signaling without ligation characteristic with GPCRs is triggered by transient GPCR dimers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Kusumi A
  • 学会等名: 第53 回日本生物物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Patterned lipid bilayer on solid substrate as a versatile model system of the biological membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: Biological Research Centre, Hungarian Academy of Science
  • 発表場所: Szeged, Hungary
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] １分子イメージングにより明らかになったラフト組織化と機能のための最初のステップ (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2015-05-13
  • 招待講演
• [学会発表] Nanometric gap structure between substrate-supported model membrane and silicone elastomer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morigaki
  • 学会等名: 249th ACS National Meeting and Exposition
  • 発表場所: Denver Convention Center, Denver CO, USA
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] The very first step for raft organization and function, revealed by single-molecule imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 学会等名: The 15th International Membrane Research Forum
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] Transient GPCR dimers trigger basal signals as revealed by single-molecule imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Kasai R.S.
  • 学会等名: The 18th iCeMS International Symposium and The 15th International Membrane Research Forum Featuring Meso-Scale Molecular Complexes and Domains and Synaptic Membranes
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] Unraveling of raft organization and function by single-molecule imaging of new ganglioside probes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 学会等名: Symposium on the cellular meso-scale structures and their functions
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic monomer-dimer equilibrium of G-protein-coupled receptors as detected by single-molecule tracking (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai R.S.
  • 学会等名: Symposium on the cellular meso-scale structures and their functions
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule imaging of new ganglioside probes revealed the very first steps for raft organization and function (2014)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 学会等名: SFG-JSCR Joint Meeting
  • 発表場所: Honolulu, HA, USA
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] ガングリオシドの糖鎖間相互作用により誘起されるラフト構造と機能の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic monomer-dimer equilibrium of G-protein-coupled receptors as detected by single-molecule tracking (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai R.S. and Kusumi A.
  • 学会等名: ComBio2014
  • 発表場所: キャンベラ、オーストラリア
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] パターン化人工膜を用いた膜タンパク質のラフト親和性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森垣憲一
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule tracking of GPI-anchored proteins and gangliosides revealed raft organization (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] Dimers are the key trigger for the GPCR’s basic signaling without ligation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai R.S.
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] モデル生体膜を用いたロドプシン光受容体の脂質ラフト親和性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷本 泰士, 森垣 憲一, 林 文夫
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] ガングリオシド蛍光プローブの1分子追跡によるラフト構造と機能の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 第33回日本糖質学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-12
  • 招待講演
• [学会発表] ガングリオシドプローブの1分子追跡によるラフト組織化と昨日の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会年会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] The very first steps for raft formation and function, revealed by single-molecule imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 学会等名: Bordeaux-Kyoto Symposium
  • 発表場所: University of Bordeaux
  • 年月日: 2014-05-05 – 2014-05-06
  • 招待講演
• [図書] 医学のあゆみ GPCR 研究の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠井 倫志
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社
• [図書] Glycoscience: Biology and Medicine (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Springer
• [図書] 生物模倣技術と新材料･新製品開発への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森垣憲一
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] Glycoscience: Biology and Medicine (2014)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Springer
• [図書] 生体の科学 [増大特集] 生命動態システム科学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠井倫志
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医学書院
• [備考] 神戸大学バイオシグナル総合研究センター環境物質科学研究室
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg-nowstone/index.html
• [備考] 神戸大学環境物質科学研究室
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg-nowstone/index.html
• [産業財産権] ナノギャップ構造型基板 (2015)
  • 発明者名: 森垣憲一
  • 権利者名: 国立大学法人神戸大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-001194
  • 出願年月日: 2015-01-06
• [学会・シンポジウム開催] Unraveling the regulation mechanisms of signal transduction in nano- and meso-scale domains in cell membranes (2016)
  • 発表場所: Tsukuba Convention Center