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自己組織性ポリペプチドと脂質二重膜相互作用の直接観察と動力学的解析

Research Project

Project/Area Number 19031012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

瀧口 金吾  Nagoya University, 大学院・理学研究科, 助教 (20262842)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木下 専  京都大学, 大学院・医学研究科, 講師 (30273460)
梅田 民樹  神戸大学, 大学院・海事科学研究科, 准教授 (90243336)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥11,400,000 (Direct Cost: ¥11,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000)
Fiscal Year 2007: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000)
Keywords巨大人工膜小胞(リポソーム) / 細胞骨格 / 生体膜形態制御 / 光学顕微鏡 / 電子顕微鏡 / リアルタイムイメージング
Research Abstract

セプチンは植物以外の全ての真核生物から見いだされるよく保存されている蛋白質である。セプチンが線維形成能を持ち、細胞の形態形成や運動などに必須なことから、セプチンは第4の細胞骨格と考えられている。セプチンの欠損や異常が、生物に致死を招き、神経変性、不妊症、腫瘍発生などの多くの疾患の発症進展に関与していることなど、その重要性が数多く示されてきたにも関わらず、セプチンの基本的な性質や機能はまだ不明であった。
今までよく知られている細胞骨格とセプチンが異なるのは、リン脂質と結合して直接生体膜に作用できるところである。そこで本研究では、ブタやラットの脳から得たセプチンを含む画分や、昆虫細胞で発現させ単離してきたセプチンを、細胞とほぼ同じサイズを持つ巨大リポソームに作用させ、リポソーム膜に対してセプチンがどのような作用を及ぼすかを暗視野顕微鏡を用いてリアルタイム観察した。その結果セプチンに膜突起を誘導する強力な活性があることを世界で初めて明らかにし、膜突起の形成伸長過程を可視化することに成功した。暗視野顕微鏡でリポソームの変形を予め確認しておいた試料を電子顕微鏡で観察したところ、セプチンは膜の表面で重合して線維を形成しており、セプチン線維は管状に伸びた膜突起の周囲を取り巻くように並んでいた。膜突起部分の太さは約400nmと揃っており、これは丁度神経シナプス形成に重要なスパイン構造や精子鞭毛の付け根部分などと同じ大きさである。今回の発見により、今まで役割や機能が明確ではなかった第4の細胞骨格であるセプチンが実はダイナミックで細胞膜の形態制御に直接関与していることが明らかになった。
本研究で用いたリポソームを利用した実験系によって、セプチンの活性を簡単に評価できることが示されたので、今まで困難だったセプチンの制御調節因子の探索も可能になった。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Septin-mediated uniform bracing of phospholipid membranes2009

    • Author(s)
      Y. Tanaka-Takiguchi
    • Journal Title

      Current Biology 19

      Pages: 140-145

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation and maintenance of tubular membrane projections : experiments and numerical calculations2008

    • Author(s)
      T. Umeda
    • Journal Title

      BioSystems 93

      Pages: 115-119

    • NAID

      120001460027

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation and maintenance of tubular membrane projections: experiments and numerical calculations.2008

    • Author(s)
      T. Umeda
    • Journal Title

      BioSystems Special issue dedicated to a selection of paperspresented in BIOCO MP2007 International Conference (印刷中)

    • NAID

      120001460027

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 重合性GTP結合蛋白質セプチンによる巨大人工膜小胞の形態制御2008

    • Author(s)
      瀧口金吾
    • Organizer
      第1回「細胞を創る」研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス銀杏会館
    • Year and Date
      2008-10-17
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 界面活性剤やペプチド、蛋白質の存在下で巨大リポソームが見せる形態変化やトポロジー変換2008

    • Author(s)
      瀧口 金吾
    • Organizer
      日本薬学会第128年会シンポジウム:膜を知る・膜を超える:生体膜のダイナミクスと膜透過
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2008-03-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Real-time observation of various morphological and topological transformations that induced into giant liposome.2008

    • Author(s)
      K. Takiguchi
    • Organizer
      International Workshop on Physical Phenomena in Multi-Component Membranes
    • Place of Presentation
      首都大学東京 国際交流会館
    • Year and Date
      2008-03-18
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子モーター封入巨大リポソームによる運動性人工細胞モデルの構築2007

    • Author(s)
      瀧口 金吾
    • Organizer
      第1回「細胞を創る」研究会
    • Place of Presentation
      日本科学未来館
    • Year and Date
      2007-11-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://bunshi4.bio.nagoya-u.acjp/~4takiguchiy/liposome-groupilipo-frame.html

    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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