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Analysis of functional mechanisms of unsaturated fatty acid in the biological membrane using the technique for distribution analysis at a nano scale level

Research Project

Project/Area Number 19K22435
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

Fujita Akikazu  鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (60282232)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 正谷 達謄  岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (70614072)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords不飽和脂肪酸 / クリックケミストリー / 電子顕微鏡 / 脂質 / 急速凍結 / フリーズフラクチャー / 脂肪酸 / 微細局在 / 脂質二重層 / ナノスケール / 微細構造 / 生体膜 / 微細分布 / 超微細構造 / 凍結割断レプリカ法
Outline of Research at the Start

本研究では急速凍結・凍結割断レプリカ標識法を改良することにより、逆転凍結レプリカ脂肪酸標識法を開発し、膜脂質の疎水性領域である各種脂肪酸の微細分布の解析を可能にすることを目的とする。近年、不飽和脂肪酸(UFA)の生体内での増加が発癌、癌転移、精神疾患、インスリン抵抗性の改善など種々の生理機能に関与することがわかってきた。UFAは食物による補給により作用が発揮されることもわかっているが、どのように細胞に作用して機能関与するのかなど作用機序は全く不明である。逆転凍結レプリカ脂肪酸標識法を開発することにより、世界に先駆けて、UFAがもたらす生理的作用の機序解明の基礎的情報を獲得できると確信する。

Outline of Final Research Achievements

We examined the distribution of alkyne oleic acid in HeLa cell incubated with alkyne oleic acid in the culture medium using click chemistry reaction. We observed the localization of alkyne oleic acid on the plasma membrane and intracellular organelles in HeLa cells under fluorescent microscope. However, unexpectedly we could not observe any change of the localization of alkyne oleic acid in the HeLa cells which are incubated with alkyne oleic acid for various incubation time (2-14 hr). In addition, we could observed the distribution of phosphatidylcholine in yeast cells, which were incubated with propargylcholine, at a nanoscale level under electron microscope.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、不飽和脂肪酸の生体内での増加が発癌、炎症、精子機能、インスリン抵抗性改善など種々の生理機能に影響あるいは関与することがわかってきた。不飽和脂肪酸は食物による補給により作用が発揮されるが、作用機序は不明である。本研究では、クリックケミストリー法を用いることにより、アルキン化した脂肪酸の分布を可視化することに成功した。さらに、同様にクリックケミストリ~法を用いることにより、酵母細胞においてホスファチジルコリンの微細分布を観察することにより成功した。このことは、各種不飽和脂肪酸の細胞内での微細分布を検討する上で大きな進歩となり、不飽和脂肪酸の生理的あるいは病理的機能解明に貢献できると確信する。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Harvard University(米国)

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  • [Journal Article] Coordinated regulation of phosphatidylinositol 4-phosphate and phosphatidylserine levels by Osh4p and Osh5p is an essential regulatory mechanism in autophagy2024

    • Author(s)
      Muramoto Moe、Mineoka Nanaru、Fukuda Kayoko、Kuriyama Sayuri、Masatani Tatsunori、Fujita Akikazu
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      Volume: 1866 Issue: 4 Pages: 184308-184308

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2024.184308

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  • [Journal Article] Essential roles of phosphatidylinositol 4-phosphate phosphatases Sac1p and Sjl3p in yeast autophagosome formation2022

    • Author(s)
      Muramoto Moe、Yamakuchi Yuki、Konishi Rikako、Koudatsu Shiomi、Tomikura Hiromu、Fukuda Kayoko、Kuriyama Sayuri、Kurokawa Yuna、Masatani Tatsunori、Tamaki Hisanori、Fujita Akikazu
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids

      Volume: 1867 Issue: 9 Pages: 159184-159184

    • DOI

      10.1016/j.bbalip.2022.159184

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective increment of phosphatidylserine on the autophagic body membrane in yeast’s vacuole.2021

    • Author(s)
      Yamakuchi, Y., Kurokawa, Y., Konishi, R., Fukuda, K., Masatani, T., Fujita, A.
    • Journal Title

      FEBS Lett.

      Volume: 595 Issue: 17 Pages: 2197-2207

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14167

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glycosphingolipid GM3 is localized in both exoplasmic and cytoplasmic leaflets of Plasmodium falciparum malaria parasite plasma membrane2021

    • Author(s)
      Shiomi Koudatsu, Tatsunori Masatani, Rikako Konishi, Masahito Asada, Hassan Hakimi, Yuna Kurokawa, Kanna Tomioku, Osamu Kaneko & Akikazu Fujita
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 14890-14890

    • DOI

      10.1038/s41598-021-94037-3

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The distribution of phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate in the budding yeast plasma membrane.2021

    • Author(s)
      Kurokawa, Y., Konishi, R., Yoshida, A., Tomioku, K., Tanabe, K., Fujita, A.
    • Journal Title

      Histochem. Cell Biol.

      Volume: 156 Issue: 2 Pages: 109-121

    • DOI

      10.1007/s00418-021-01989-8

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  • [Journal Article] Raft microdomain localized in the luminal leaflet of inner membrane complex of living Toxoplasma gondii2021

    • Author(s)
      Konishi R et al.
    • Journal Title

      Eur J Cell Biol

      Volume: 100 Issue: 2 Pages: 151149-151149

    • DOI

      10.1016/j.ejcb.2020.151149

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Microautophagy in the yeast vacuole depends on the activities of phosphatidylinositol 4-kinases, Stt4p and Pik1p2020

    • Author(s)
      Kurokawa Yuna、Konishi Rikako、Yoshida Akane、Tomioku Kanna、Tanabe Kenji、Fujita Akikazu
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      Volume: 1862 Issue: 11 Pages: 183416-183416

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2020.183416

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Essential and distinct roles of phosphatidylinositol 4-kinases, Pik1p and Stt4p, in yeast autophagy2019

    • Author(s)
      Kurokawa, Y., Konishi, R., Yoshida, A., Fujii, E., Tomioku, K., Futagami, T., Tamaki, H., Tanabe, K., Fujita, A.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta. Mol. Cell Biol. Lipids.

      Volume: 1864 Issue: 9 Pages: 1214-1225

    • DOI

      10.1016/j.bbalip.2019.05.004

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      2019 Research-status Report
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  • [Journal Article] Predominant localization of phosphatidylserine at the cytoplasmic leaflet of the ER, and its TMEM16K-dependent redistribution2019

    • Author(s)
      Tsuji, T., Cheng, J., Tatematsu, T., Ebata, A., Kamikawa, H., Fujita, A., Gyobu, S., Segawa, K., Arai, H., Taguchi, T., Nagata, S., Fujimoto, T.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. U S A.

      Volume: 116 Pages: 13368-13373

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanoscale analysis reveals no domain formation of glycosylphosphatidylinositol-anchored protein SAG1 in the plasma membrane of living Toxoplasma gondii2019

    • Author(s)
      Kurokawa et al.
    • Journal Title

      Histchem Cell Biol

      Volume: 152 Issue: 5 Pages: 365-375

    • DOI

      10.1007/s00418-019-01814-3

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phosphatidylinositol 4‐phosphate on Rab7‐positive autophagosomes revealed by the freeze‐fracture replica labeling2018

    • Author(s)
      Kurokawa Yuna、Yoshida Akane、Fujii Emi、Tomioku Kanna、Hayashi Hiroki、Tanabe Kenji、Fujita Akikazu
    • Journal Title

      Traffic

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 82-95

    • DOI

      10.1111/tra.12623

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  • [Presentation] 酵母細胞でのオートファジーにおけるオートファジックボディーの選択的崩壊機構とオートファジックボディー膜におけるホスファチジルセリンの選択的増加2022

    • Author(s)
      山口優希、黒川夕奈、向達汐美、福田佳代子、正谷達謄、藤田秋一
    • Organizer
      第96回 日本生化学大会
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  • [Presentation] ヒトmalaria原虫Plasmodium falciparumでのラフト主成分の糖脂質GM3の局在2022

    • Author(s)
      向達 汐美, 正谷 達謄, 小西 里可子, 黒川 夕奈, 山口 優希, 富奥 甘奈, 福田 佳代子, ハキミ ハッサン, 麻田 正仁, 金子 修, 藤田 秋一
    • Organizer
      第96回 日本生化学大会
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  • [Presentation] 酵母細胞でのautophagosome膜およびautophagic body膜における膜脂質の微細分布解析2021

    • Author(s)
      山口優希、黒川夕奈、向達汐美、福田佳代子、正谷達謄、藤田秋一
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      第94回 日本生化学会大会
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  • [Presentation] ヒトmalaria原虫Plasmodium falciparumの細胞膜ではラフト主成分の糖脂質GM3は内葉と外葉の両方に局在する2021

    • Author(s)
      向達汐美、正谷達謄、小西里可子、黒川夕奈、山口優希、富奥甘奈、福田佳代子、Hakimi Hassan、麻田正仁、金子修、藤田秋一
    • Organizer
      第94回 日本生化学会大会
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  • [Presentation] 急速凍結・凍結割断レプリカ標識(QF-FRL)法を用いた酵母細胞膜におけるホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PI(4,5)P2)の局在解析による、PI(4,5)P2生成の制御機構の解明2021

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      黒川夕奈、小西里可子、富奥甘奈、藤田秋一
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      第94回 日本生化学会大会
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  • [Presentation] 酵母の液胞のミクロオートファジーにおけるホスファチジルイノシトール4キナーゼ(Stt4p、Pik1p)の役割2020

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      黒川夕奈、小西里可子、富奥甘奈、藤田秋一
    • Organizer
      第93回 日本生化学大会
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  • [Presentation] 電子顕微鏡を用いたトキソプラズマ原虫の生体膜における脂質分子の微細局在解析2020

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      小西里可子、黒川夕奈、富奥甘奈、藤田秋一
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      第93回 日本生化学大会
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  • [Presentation] 酵母および哺乳類細胞におけるホスファチジルイノシトール4キナーゼの役割2019

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      黒川夕奈、小西理可子、富奥甘奈、藤田秋一
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      日本生化学会
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  • [Presentation] 免疫電顕法を用いたヒト細胞感染トキソプラズマ生体膜における脂質分子の微細局在の検討2019

    • Author(s)
      小西理可子、黒川夕奈、富奥甘奈、正谷達謄、藤田秋一
    • Organizer
      日本生化学会
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  • [Remarks] 鹿児島大学 共同獣医学部 分子細胞生物学 藤田秋一研究室

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      https://www.facebook.com/profile.php?id=100057246648140

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  • [Remarks] 鹿児島大学共同獣医学部分子細胞生物学藤田秋一研究室

    • URL

      https://www.facebook.com/113151806984749/?modal=admin_todo_tour

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Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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