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中性子散乱法を用いた脂質膜非対称性の解消に関わる脂質-タンパク質相互作用の解明

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
Project/Area Number 23107718
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

中野 実  富山大学, 医学薬学研究部(薬学), 教授 (70314226)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords中性子散乱 / リン脂質 / 脂質輸送タンパク質 / 表面プラズモン共鳴 / ベシクル / フリップフロップ / 蛍光
Outline of Annual Research Achievements

脂質の膜間および膜内表裏間の輸送とその制御は細胞のホメオスタシス維持に重要な役割を果たしている。本研究では、脂質の膜間輸送を担うと考えられる脂質輸送タンパク質について、その機能の評価を行った。
時分割SANS法を利用して、酵母のリン脂質輸送タンパク質であるSec14の活性評価を行った。Sec14濃度依存的な脂質の粒子間移動速度の上昇が見られたことから、Sec14のリン脂質輸送活性をSANS法で観察できることが明らかになった。Sec14 のPOPC輸送活性は、ベシクルに10mol%のホスファチジルイノシトールやホスファチジルセリンが含まれることによって上昇した。一方、表面プラズモン共鳴法によって膜結合性を評価したところ、Sec14 の膜への結合はこれらの酸性リン脂質の影響を受けないことが判明した。このことから、これらの酸性リン脂質は膜上のSec14 がポケットの脂質を交換する速度を高めていると考えられる。さらに、粒径約40 nmのPOPCベシクルでは約110 nmのベシクルと比べて、著しく速いSANS 強度の減衰が観測され、Sec14が曲率を認識することが判明した。
PCのみ、あるいはPIのみに結合能をもつ変異体を用いて脂質輸送活性および膜結合性を評価したところ、驚くべきことに、PIのみに結合能をもつ変異体もPC輸送活性を示したが、膜にPIが含まれることでPC輸送活性が低下し、膜結合性も低下した。このことから、Sec14の脂質結合ポケットには2種類の脂質が競合的に結合すること、脂質結合によって膜への親和性が低下することが判明した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Lateral Pressure Change on Phase Transitions of Phosphatidylcholine/Diolein Mixed Membranes2013

    • Author(s)
      Tomoari Kamo
    • Journal Title

      Colloid Surf. B: Biointerfaces

      Volume: 104 Pages: 128-132

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2012.11.024

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Lipid Membrane Curvature on Lipid Packing State Evaluated by Isothermal Titration Calorimetry2013

    • Author(s)
      Hirokazu Yokoyama
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 29 Issue: 3 Pages: 857-860

    • DOI

      10.1021/la304532k

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Phospholipid Composition on Discoidal HDL Formation.2013

    • Author(s)
      M. Miyazaki, Y. Tajima, Y. Ishihama, T. Handa, M. Nakano
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta

      Volume: 1828 Issue: 5 Pages: 1340-1346

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2013.01.012

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  • [Journal Article] PreContinuous monitoring of phospholipid vesicle hydrolysis by phospholipase D (PLD) reveals differences in hydrolysis by PLDs from 2 Streptomyces species2012

    • Author(s)
      S.Hirano, K.Sekine, T.Handa, M.Nakano
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces B : Biointerfaces

      Volume: 94 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2011.11.059

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  • [Journal Article] Effect of Cholesterol on Binding of Amphipathic Helices to Lipid Emulsions2012

    • Author(s)
      M.Ozawa, T.Handa, M.Nakano
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B

      Volume: 116 Issue: 1 Pages: 476-482

    • DOI

      10.1021/jp207062h

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  • [Journal Article] Presence of Apolipoprotein C-III Attenuates Apolipoprotein E-Mediated Cellular Uptake of Cholesterol-Containing Lipid Particles by HepG2 Cells2011

    • Author(s)
      S.Morita, A.Sakurai, M.Nakano, S.Kitagawa, T.Handa
    • Journal Title

      Lipids

      Volume: 46 Issue: 4 Pages: 323-332

    • DOI

      10.1007/s11745-010-3498-9

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  • [Presentation] Functional evaluation of a phospholipid transfer protein by Neutron Scattering2013

    • Author(s)
      Minoru Nakano
    • Organizer
      Protein Dynamics and Function Workshop
    • Place of Presentation
      Durham University (United Kingdom)
    • Year and Date
      2013-04-15
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  • [Presentation] In vitro activity evaluation of the yeast phospholipid transfer protein by SANS2013

    • Author(s)
      Minoru Nakano
    • Organizer
      The 5th Japan-Taiwan joint meeting on neutron and X-ray scattering
    • Place of Presentation
      KEK Tokai campus (Japan)
    • Year and Date
      2013-02-24
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      中尾裕之
    • Organizer
      第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学薬学部(京都市)
    • Year and Date
      2012-11-15
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      横山弘和
    • Organizer
      第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学薬学部(京都市)
    • Year and Date
      2012-11-15
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    • Author(s)
      高橋知里
    • Organizer
      第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学薬学部(京都市)
    • Year and Date
      2012-11-15
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    • Author(s)
      中野実
    • Organizer
      蛍光技術交流会FluoroFest
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      堀場製作所(京都市)
    • Year and Date
      2012-11-08
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    • Invited
  • [Presentation] カリウムチャネル KcsA の開閉によるリン脂質の flip-flop 誘起能の評価2012

    • Author(s)
      中尾裕之
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • Year and Date
      2012-09-22
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  • [Presentation] PI4P と脂質膜曲率による Kes1 ステロール輸送活性の制御2012

    • Author(s)
      横山弘和
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • Year and Date
      2012-09-22
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  • [Presentation] リン脂質輸送タンパク質 Sec14 の脂質輸送メカニズムの解明2012

    • Author(s)
      高橋知里
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • Year and Date
      2012-09-22
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  • [Presentation] アルキル化リン脂質の鎖長依存的な相挙動の評価2012

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      中野実
    • Organizer
      日本膜学会第34年会
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      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-05-08
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      宇山允人
    • Organizer
      日本膜学会第34年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-05-08
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      吉田繁治
    • Organizer
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      北海道大学(札幌市)
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    • Author(s)
      高橋知里
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      日本薬学会第132年会
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      横山弘和
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      北海道大学(札幌市)
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  • [Presentation] 膜貫通ペプチドのリン脂質フリップフロップ誘起能の評価2011

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      貝原正憲
    • Organizer
      日本膜学会第33年会
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      産業技術総合研究所(東京都)
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      田嶋瑶子
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      日本膜学会第33年会
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      産業技術総合研究所(東京都)
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    • Author(s)
      中野実
    • Organizer
      第1回メディショナルナノテク研究会
    • Place of Presentation
      京都薬科大学(京都市)
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  • [Presentation] 脂質膜・脂質微粒子の静的/動的特性評価2011

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      中野実
    • Organizer
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      室蘭工業大学(室蘭市)
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    • Author(s)
      太田貴久
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
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      京都大学吉田キャンパス(京都市)
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  • [Presentation] 膜貫通ペプチドのアミノ酸置換による脂質膜への影響2011

    • Author(s)
      貝原正憲
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
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      京都大学吉田キャンパス(京都市)
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  • [Presentation] ナノディスクの構造と安定性に対する脂質組成の影響2011

    • Author(s)
      田嶋瑶子
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
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      京都大学吉田キャンパス(京都市)
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  • [Presentation] アルキル化リン脂質の液晶相形成に対するアルキル鎖・アシル鎖・不飽和度の効果2011

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      吉田匡利
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      京都大学吉田キャンパス(京都市)
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  • [Presentation] In situ Determination of Interbilayer and Transbilayer Lipid Transfers by Neutron Scattering2011

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      Minoru Nakano
    • Organizer
      The 1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering
    • Place of Presentation
      EPOCHAL TSUKUBA (Japan)
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    • Invited
  • [Presentation] リン脂質のフリップフロップに対する膜貫通ペプチドの効果2011

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      貝原正憲
    • Organizer
      第33回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学創立五十周年記念館(岡山市)
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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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