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The development of a novel freeze-fracture replica labeling method for visualizing the hydrophobic part of the biological membrane

Research Project

Project/Area Number 22K19252
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, 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) 2022-06-30 – 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 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords脂肪酸 / ナノスケール / 急速凍結 / フリーズフラクチャー / 電子顕微鏡 / 生体膜 / 脂質 / ナノスケール解析 / 微細局在 / 多価不飽和脂肪酸
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(QF-FRL)法を改良することにより、新規凍結割断レプリカ標識法を開発し、今まで困難であった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及び病理機能に関与することがわかってきた。UFA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。新規凍結割断レプリカ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 thought that hydrophobic portion of phospholipids may exposes in the biological membrane of the replica thin membrane by etching. However, the specific labelings of alkyne oleate or alkyne arachidonate could not be detected in these replicas of the biological membranes. On the other hand, the labeling of the alkyne arachidonate was detected in the replica membrane of the mitochondrial membrane which was made by the normal QF-FRL method. These results suggest that the alkyne of arachidonate indicating the terminal end of fatty acid of arachidonate is exposed on the hydrophilic surface of the mitochondrial membrane.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来の方法とは逆に親水性頭部側から炭素を蒸着してレプリカを作成し、露出した膜脂質尾部の脂肪酸を標識する方法の開発を試みたが、現在までのところ予想したような結果は得られなかった。今後、この方法を開発するには課題は多く残るが、脂肪酸鎖の分布をナノスケールで明らかにすることができれば、これまでにない全く新しい知見を得られると確信している。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022 Other

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

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

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [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

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unique asymmetric distribution of phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine in Toxoplasma gondii revealed by nanoscale analysis2023

    • Author(s)
      Konishi Rikako、Fukuda Kayoko、Kuriyama Sayuri、Masatani Tatsunori、Xuan Xuenan、Fujita Akikazu
    • Journal Title

      Histochemistry and Cell Biology

      Volume: 160 Issue: 4 Pages: 279-291

    • DOI

      10.1007/s00418-023-02218-0

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [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

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [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
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [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
    • Related Report
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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/profile.php?id=100057246648140

    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

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