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Unraveling of relationship between lipoquality and raft structure/function by high-resolution single-molecule imaging

Publicly Offered Research

Project AreaQuality of lipids in biological systems
Project/Area Number 16H01358
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionGifu University (2017)
Kyoto University (2016)

Principal Investigator

鈴木 健一  岐阜大学, 研究推進・社会連携機構, 教授 (50423059)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Keywords糖脂質 / GPIアンカー型タンパク質 / スフィンゴミエリン / 細胞膜ドメイン / ラフト / 1分子観察 / 脂質 / 生物物理 / シグナル伝達 / 糖鎖 / 細胞・組織 / 1分子計測
Outline of Annual Research Achievements

細胞膜上のシグナル伝達のプラットフォームとして「脂質ラフト」という概念が注目されて久しいが、その構造やシグナル伝達における役割などは、まだまだ論争が続いている。細胞膜は非常に多くの種類の脂質で構成されているために、ラフトー非ラフトの領域の境界の線張力が下がり、大きなラフトが形成されにくいことが、ラフト研究の難しさの原因とされている。本研究では高精度1分子イメージング法を用いて、1)細胞膜上の小さなラフトの形成機構を解明し、2)ラフトがその小ささを生かしながらどのように機能(細胞内へのシグナル伝達や抑制)するのかを解明することを目的とする。これにより脂質クオリティの多様性の生理的意義の一つを見出す。
前年度までに、ラフト脂質マーカーであるスフィンゴミエリン(SM)プローブ、DSPCプローブ、非ラフト脂質マーカーであるDOPCプローブを開発(世界初)し、小さなラフトの形成機構を明らかにした。
当該年度は、細胞膜の側方方向の相互作用の他に、表裏のカップリングによってラフト形成がなされるかどうかを検証した。そのために、飽和脂肪酸を1本含むPSの発現量が少ないCHO細胞膜上でも、ガングリオシドのホモダイマーが形成されるかどうかを1分子観察によって調べた。結果、ガングリオシドのホモダイマーの寿命は、ホスファチジルセリン(PS)の量に左右されないことが明らかになった。また、短鎖の脂肪酸を持つガングリオシドでもホモダイマーを形成できることを見出した。これらの結果は、ガングリオシドとPSの脂肪酸の膜表裏カップリングではなく、ガングリオシドの糖鎖相互作用がホモダイマー形成の駆動力になっていることを示唆している。
また、現在、ガングリオシドGM3の形成する小さなラフトによるEGF受容体の活性化制御機構の解明を進めている。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 12 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] 国立生命科学研究センター(NCBS)/幹細胞・再生医学研究所(inStem)(インド)

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      Takaaki A. Tsunoyama, Yusuke Watanabe, Junri Goto, Kazuma Naito, Rinshi S. Kasai, Kenichi G. N. Suzuki, Takahiro K. Fujiwara, Akihiro Kusumi.
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 14 Issue: 5 Pages: 497-506

    • DOI

      10.1038/s41589-018-0032-5

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      Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Naoko Komura, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Makoto Kiso, Takahiro K. Fujiwara, Akihiro Kusumi.
    • Journal Title

      Methods in Enzymology

      Volume: 598 Pages: 267-282

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2017.06.038

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    • Author(s)
      Sachin S. Tiwari, Yuki M. Shirai, Yuri L. Nemoto, Kumiko Kojima, Kenichi G. N. Suzuki.
    • Journal Title

      Neuroreport

      Volume: 29 Issue: 2 Pages: 106-111

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000000916

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      鈴木健一
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      生化学

      Volume: 89 Issue: 1 Pages: 121-125

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2017.890121

    • NAID

      40021119840

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2017-02-25
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      Naoko Komura, Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Miku Konishi, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Akihiro Kusumi, Makoto Kiso.
    • Journal Title

      Methods in Enzymology

      Volume: 597 Pages: 239-263

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2017.06.004

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      Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Naoko Komura, Takahiro K. Fujiwara, Makoto Kiso, Akihiro Kusumi.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta

      Volume: 1861 Issue: 10 Pages: 2494-2506

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.07.012

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      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
    • Journal Title

      J Cell Biol

      Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 1183-1204

    • DOI

      10.1083/jcb.201607086

    • NAID

      120005998045

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    • 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

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • 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

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 1分子観察によるラフト組織化と機能の解明2018

    • Author(s)
      鈴木健一
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所セミナー生体膜の生物化学
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      鈴木健一
    • Organizer
      新学術領域研究「神経糖鎖生物学」最終班会議
    • Place of Presentation
      JPタワー名古屋
    • Year and Date
      2017-03-03
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    • Author(s)
      鈴木健一
    • Organizer
      第3回医薬獣連携研究会プログラム
    • Place of Presentation
      岐阜薬科大学
    • Year and Date
      2017-01-27
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      鈴木健一
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      Jiangnan University, Wuxi, China
    • Year and Date
      2016-10-13
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  • [Presentation] 1分子イメージングにより明らかになったガングリオシドの糖鎖相互作用によるEGF受容体活性制御機構2016

    • Author(s)
      鈴木健一
    • Organizer
      日本プロテオーム学会2016年大会
    • Place of Presentation
      北里大学
    • Year and Date
      2016-07-28
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  • [Presentation] Unraveling of raft organization and function by single-molecule imaging of new ganglioside probes2016

    • Author(s)
      Kenichi G. N. Suzuki
    • Organizer
      The 21st iCeMS International Symposium
    • Place of Presentation
      Kyoto University, Kyoto
    • Year and Date
      2016-06-03
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 脂質の挙動をありのままに再現する蛍光プローブでラフトの形成機構を解明

    • URL

      http://www.icems.kyoto-u.ac.jp/ja/news/3598

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  • [Remarks] 新しい糖脂質蛍光プローブを開発して細胞膜の"筏ナノドメイン"を解明

    • URL

      https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/ja/news/2732

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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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