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GPCRの短寿命ダイマーによる細胞内シグナルの制御:1分子イメジングによる解明

Research Project

Project/Area Number 13F03404
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field General medical chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

楠見 明弘  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (50169992)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ZHOU PENG  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
ZHOU Peng  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
ZHOU Peng  京都大学, 物質―細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsGタンパク質共役型受容体 / オピオイド受容体 / ダイマー / シグナル伝達 / 1分子イメジング / 解離速度 / 1分子イメジング / GPCR / ホモダイマー / ヘテロダイマー / 足場分子複合体 / シグナル / 1分子追跡
Outline of Annual Research Achievements

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の2量体化と下流のシグナル分岐機構は、ほとんど分かっていない。最近の我々の研究によって、GPCRに属する3つの型のオピオイド受容体 (ミュー、デルタ、カッパー
型)がホモダイマーとヘテロダイマーを作ることが分かってきた。いずれも、寿命は短く、80~120ミリ秒程度であり、ダイマーは形成されてもすぐにモノマーへと解離し、モノマーは、またすぐにダイマーを形成する。すなわち、モノマーとダイマーは極めて動的な平衡状態にある。
本年度の研究では、以下を明らかにした。
(1)昨年度に開発に成功した、超長時間1分子追跡の方法を用い(通常の10倍長く、1分子イメジングが継続できる)、オピオイド受容体が、EBP50と過渡的相互作用することを見いだした。
(2)EBP50 分子は、細胞質から細胞膜の細胞質側表面へとリクルートされ(何らかの膜分子に結合して)、しばらく拡散運動した後に、EBP50と過渡的な相互作用をした。また、EBP50がアクチン膜骨格に結合して静止したところに、オピオイド受容体が短時間結合するという過程も観察された。
(3)3種類のオピオイド受容体を用いて、ヘテロダイマー形成に関与する部位を同定することに成功した。すなわち、オピオイド受容体のN末の40アミノ酸と最初の膜貫通ドメインがヘテロダイマー形成をになっていることを見いだした。これは、受容体のアミノ酸を様々に改変し、また、これらの部位のアミノ酸配列をもつペプチドを合成して添加して見いだしたものである。また、C末の細胞内部分がホモダイマー形成に関わることを見いだした。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Confined diffusion of transmembrane proteins and lipids induced by the same actin meshwork lining the plasma membrane2016

    • Author(s)
      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
    • Journal Title

      Mol. Cell Biol.

      Volume: 27 Issue: 7 Pages: 1101-1119

    • DOI

      10.1091/mbc.e15-04-0186

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor2016

    • Author(s)
      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
    • Journal Title

      Nat. Chem. Biol.

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 402-410

    • DOI

      10.1038/nchembio.2059

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-molecule imaging revealed dynamic GPCR dimerization2014

    • Author(s)
      R. S. Kasai and A. Kusumi
    • Journal Title

      Curr Opin Cell Biol.

      Volume: 27 Pages: 78-86

    • DOI

      10.1016/j.ceb.2013.11.008

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 1分子イーメジングによる細胞膜シグナル変換機構の解明2013

    • Author(s)
      楠見明弘、鈴木健一、藤原敬宏、笠井倫美
    • Journal Title

      生体の科学有

      Volume: 64(6) Pages: 539-544

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Single-molecule tracking revealed organizing principles of the plasma membrane for signal transduction2015

    • Author(s)
      Akihiro Kusumi
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia Conferences "New Advances in Optical Imaging of Live Cells and Organisms"
    • Place of Presentation
      蘇州(中国)
    • Year and Date
      2015-12-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Single-molecule tracking revealed organizing principles of the plasma membrane for its signal transduction function2015

    • Author(s)
      Akihiro Kusumi
    • Organizer
      Super Resolution Symposium
    • Place of Presentation
      バンガロール(インド)
    • Year and Date
      2015-11-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Membrane mechanisms: Concerted action of membrane domains for signal transduction in the plasma membrane revealed by single-molecule tracking2015

    • Author(s)
      Akihiro Kusumi
    • Organizer
      Depatmental Seminar: Research Center for Applied Sciences, Acadmia Sinica
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2015-10-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Organizing principles of the plasma membrane for signal transduction as revealed by single-molecule tracking2015

    • Author(s)
      Akihiro Kusumi
    • Organizer
      International Symposium on Frontiers in Bioimaging
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2015-10-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 過渡的ホモダイマーの衝撃:GPCRとGPIアンカー型受容体の両方に見られるシグナルとドメイン形成の基本ユニット2015

    • Author(s)
      楠見 明弘
    • Organizer
      第120回日本解剖学会総会・全国学術集会/第92回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場
    • Year and Date
      2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Transient GPCR dimers trigger signaling as revealed by single-molecule imaging2013

    • Author(s)
      笠井倫志、楠見明弘
    • Organizer
      The 2013 Cold Spring Harbor Asia Conference "NEW ADVANCES IN OPTICAL IMAGING OF LIVE CELLS & ORGANISMS"
    • Place of Presentation
      Suzhou Dushu Lake Conference Center(中国)
    • Year and Date
      2013-08-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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