アクチンと膜ナノドメインの協働による炭疽菌毒素の細胞侵入：１分子観察による解明
| Project/Area Number |
16F16414
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Research Field |
General medical chemistry
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2017-2018)
Kyoto University (2016) |
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Principal Investigator |
楠見 明弘 沖縄科学技術大学院大学, 膜協同性ユニット, 教授 (50169992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LIU AN-AN 沖縄科学技術大学院大学, 膜協同性ユニット, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2018: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 受容体会合体 / ナノラフト / ガングリオシド / 糖鎖 / コレステロール / 細胞内取込み / プロテクティブアンティゲン / 1分子追跡 / ラフト相互作用 / アクチン重合 / エンドサイトシス / ラフト親和性受容体 / 受容体会合 / 安定ナノラフト領域 / シグナル変換 / 炭疽菌毒素PAサブユニット / 細胞内侵入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、以下の作業仮説、すなわち、「ラフト親和性受容体では、受容体会合、安定ナノラフト領域形成、アクチン重合の3つの過程が協働的にはたらいて、シグナル変換と受容体の細胞内取込みを起こす」という仮説の成否を検証し、解明を進めることであった。具体的には、『炭疽菌毒素の受容体結合サブユニット（無毒）の細胞内侵入の初期過程』を研究パラダイムとした。毒素の細胞内への取り込みを担うサブユニットProtective Antigen（PA）が、膜貫通型受容体CMG2またはTEM8に結合すると、受容体からの細胞内シグナルが誘起され、毒素が結合した受容体は細胞内に取り込まれる。この過程と分子機構の解明を目指した。特に、PAからPA63が生成し、これが細胞内に取り込まれて感染が起こるので、取り込み機構を重点に検討した。
その結果、PA63の会合過程は複雑で、様々な制御機構が働くが、PA63の4量体とそれより大きな会合体には、ガングリオシドのGM1とGM3がコレステロール依存的にリクルートされて来ることが分かった。すなわち、PA63の4量体以上の会合体は、細胞膜上でのラフト形成の核となっていることが分かった。しかし、蛍光標識されたガングリオシドのGM1とGM3がPA会合体と共局在する時間は、それぞれ0.3秒程度と0.1秒程度と過渡的であった。すなわち、ラフトを形成する分子は、常に、外側の細胞膜バルク領域にある分子と交換していることが分かった。この結果は、以下を示唆している。すなわち、ラフト相互作用はGM1とGM3の両者に働くが、それに加えてGM1は、糖鎖の部分でPAかつ／またはPA受容体と直接に分子間相互作用をおこなっている、ということである。一方、この結果は、PA会合体が誘起するラフトは数nmから10nm程度の直径であり、ラフト脂質が高速で出入りする動的ラフトであることを示唆している。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs2017
Author(s)
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
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Journal Title
J Cell Biol
Volume: 未定
Issue: 4
Pages: 1183-1204
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[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
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Journal Title
Nat. Chem. Biol.
Volume: in press
Issue: 6
Pages: 402-410
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Study of Daam1 interaction with the plasma membrane, stress fibers, and signaling molecules using single-molecule microscopy2018
Author(s)
An-An Liu, Yuki M. Shirai, Taka A. Tsunoyama, Nao Hiramoto-Yamaki, Koichiro M. Hirosawa, Akihiro C. E. Shibata, Kenichi Kondo, Atsushi Tsurumune, Fumiyoshi Ishidate, Takahiro K. Fujiwara, and Akihiro Kusumi
Organizer
Bangalore Microscopy Course 2018
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Int'l Joint Research
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