膜脂質の細胞内輸送・動態に関する研究

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 23113711
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 藤本 豊士 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50115929)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥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: 膜脂質 / 凍結割断レプリカ標識法 / 電子顕微鏡 / オートファジー / イノシトール燐脂質 / ギャップ結合 / 凍結割断 / 急速凍結

Outline of Annual Research Achievements

オートファジーは飢餓などのストレスに対する応答に留まらず、変性蛋白質の除去やオルガネラの品質管理など様々な重要な機能を持つことが明らかになってきた。オートファジーの分子機構はATG蛋白質の機能解析を基軸として急速に解明されつつあるが、オートファジーに必須の構造である隔離膜がどこでどのようにしてできるのかという謎はまだ解かれていない。我々は隔離膜形成に必須の膜脂質であるイノシトール３燐酸（PI3P）の微細局在をナノレベルで解明することを通じてこの問題にアプローチしてきた。これまでの研究により、急速凍結・凍結割断レプリカ標識法（QF-FRL法）を用いてPI3Pを特異的かつ定量的に標識する方法を確立した。プローブとなるリコンビナント分子の１アミノ酸を置換した変異体、あるいはPI3Pを欠損する酵母変異体などの陰性対照により標識特異性を確認した。この方法で酵母および哺乳類細胞のオートファゴソーム、オートファジックボディーなどのPI3P分布を解析したところ、酵母細胞ではPI3Pの内葉・外葉のトポロジーが哺乳類細胞と異なり、従来の想定とは一致しないことを見出した。さらにPI3P加水分解酵素を欠損する酵母細胞を作製して解析し、上記のPI3Pトポロジーの形成とオートファジーの成立にPI3P加水分解酵素の作用が関与することを確認した。これらの結果は他の方法では原理的に得ることが極めて困難であり、隔離膜形成機構の解明に重要な新知見である。

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。

Research Products

• [Journal Article] Protein kinase Cη is targeted to lipid droplets. (2013)
  • Author(s): Suzuki Michitaka
  • Journal Title: Histochem Cell Biol Volume: 139 Issue: 4 Pages: 505-511
  • DOI: 10.1007/s00418-013-1083-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Derlin-1 and UBXD8 are engaged in dislocation and degradation of lipidated ApoB-100 at lipid droplets (2012)
  • Author(s): Suzuki M, Otsuka T, Ohsaki Y, Cheng J, Taniguchi T, Hashimoto H, Taniguchi H, Fujimoto T
  • Journal Title: Mol Biol Cell Volume: (印刷中)(in press) Issue: 5 Pages: 800-810
  • DOI: 10.1091/mbc.e11-11-0950
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Translation inhibitors induce formation of cholesterol ester-rich lipid droplets (2012)
  • Author(s): Suzuki M, Ohsaki Y, Tatematsu T. Shinohara Y, Maeda T, Cheng J, and Fujimoto T.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 8 Pages: e42379-e42379
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0042379
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A method for efficient observation of intracellular membranes of monolayer culture cells by quick-freeze and freeze-fracture electron microscopy. (2012)
  • Author(s): Akikazu Fujita, Toyoshi Fujimoto, Nami Ozato-Sakurai, Hitomi Suzuki
  • Journal Title: J Electron Microsc (Tokyo) Volume: 61 Issue: 6 Pages: 441-446
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfs063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The distribution of phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate in acinar cells of rat pancreas revealed with the freeze-fracture replica labeling method (2011)
  • Author(s): Sakurai-Ozato N, Fujita A, Fujimoto T.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 8 Pages: 23567-23567
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0023567
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 電子顕微鏡による膜脂質ドメインの解析 (2013)
  • Author(s): 藤本豊士
  • Organizer: 理研コロキウム
  • Place of Presentation: 理化学研究所（和光）
  • Invited
• [Presentation] Microdomain and phosphoinositides (2012)
  • Author(s): 藤本豊士
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
  • Invited
• [Presentation] Distribution of phospholipids in yeasts and mammals (2012)
  • Author(s): Fujimoto T
  • Organizer: RIKEN Symposium “Evolution of lipids, lipids in evolution”
  • Place of Presentation: 理化学研究所（和光）
  • Year and Date: 2012-11-08
  • Invited
• [Presentation] 膜脂質のナノ局在を電子顕微鏡で見る (2012)
  • Author(s): 藤本豊士
  • Organizer: 第71回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（札幌）
  • Year and Date: 2012-09-19
  • Invited
• [Presentation] Derlin-1 and UBXD8 are related to dislocation and degradation of lipidated ApoB-100 at the ER-LD juncture (2012)
  • Author(s): Suzuki M
  • Organizer: The 14th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2012-08-26
  • Invited
• [Presentation] Nanoscale observation of membrane lipids by electron microscopy (2012)
  • Author(s): Fujimoto T
  • Organizer: Gordon Research Conference “Glycolipid Sphingolipid Biology”
  • Place of Presentation: Lucca, Italy
  • Year and Date: 2012-04-22
  • Invited
• [Presentation] 電顕で脂質を見る (2011)
  • Author(s): 藤本豊士
  • Organizer: 第52回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 金沢(招待講演)
• [Presentation] 電子顕微鏡による脂質超分子構造の解析 (2011)
  • Author(s): 藤本豊士
  • Organizer: 第55回日本顕微鏡学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 高松(招待講演)
• [Presentation] Nanoscale distribution of phospholipids observed by electron microscopy (2011)
  • Author(s): Toyoshi Fujimoto
  • Organizer: 第9回JBSバイオフロンティア国際シンポジウム(九州大学創立百周年記念)
  • Place of Presentation: 福岡(招待講演)
• [Presentation] Nanoscale detection of membrane lipids by freeze-fracture electron microscopy (2011)
  • Author(s): Toyoshi Fujimoto
  • Organizer: University of Washington-Kobe University Joint Symposium on Integrative Membrane Biology and Signal Transduction Medicine
  • Place of Presentation: Kobe(招待講演)
• [Book] Encyclopedia of Biophysics (2012)
  • Author(s): Fujimoto T
  • Publisher: Springer-Verlag
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/cel-bio/index.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/cel-bio