脂質ラフトにおける脂質分子の動的秩序解析

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102527
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松森 信明 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50314357)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 脂質ラフト / スフィンゴミエリン / 蛍光

Outline of Annual Research Achievements

脂質ラフトは、コレステロールやスフィンゴミエリンに富んだ秩序の高い膜領域で、シグナル伝達のプラットフォームとして機能するなど生理的に重要な役割を果たしている。しかし、脂質ラフトは生成と崩壊を繰り返しつつ自己組織化しているため、その分子基盤や動的秩序は未解明である。申請者はこれまで安定同位体標識した脂質の化学合成とNMR解析を組み合わせる独自のアプローチで、脂質ラフトにおける脂質の動的挙動および分子間相互作用の解明に取り組み成果を挙げてきた。そこで、本研究では、脂質ラフトの蛍光観察を実現すべく、新規蛍光標識スフィンゴミエリンの設計および合成とその蛍光顕微鏡観察を行った。その結果、スフィンゴミエリンの動的秩序を完全に再現した蛍光スフィンゴミエリンの作成に成功するとともに、ラフト膜における脂質の側方拡散係数やラフトと非ラフト相への分配比を決定した。さらに人工膜ばかりでなく生体膜にも蛍光スフィンゴミエリンを作用させ、蛍光スフィンゴミエリンがその他の蛍光脂質に比べて、脂質同士の相互作用時間やラフト領域での滞留時間が長いことを明らかにした。このように、我々の開発した蛍光スフィンゴミエリンは、今後の脂質ラフト研究の進展に大いに資するものと確信している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Abo Akademi University(フィンランド)
• [Journal Article] Formation of Gel-like Nanodomains in Cholesterol-Containing Sphingomyelin or Phosphatidylcholine Binary Membrane As Examined by Fluorescence Lifetimes and H-2 NMR Spectra (2016)
  • Author(s): Yasuda, T; Matsumori, N; Tsuchikawa, H; Lonnfors, M; Nyholm, TKM; Slotte, JP; Murata, M
  • Journal Title: LANGMUIR Volume: 31 Issue: 51 Pages: 13783-13792
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b03566
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lipid Interactions and Organization in Complex Bilayer Membranes (2016)
  • Author(s): Engberg, O; Yasuda, T; Hautala, V; Matsumori, N; Nyholm, TKM; Murata, M; Slotte, JP
  • Journal Title: BIOPHYSICAL JOURNAL Volume: 110 Issue: 7 Pages: 1563-1573
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.12.043
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel Raman-tagged sphingomyelin that closely mimics original raft-forming behavior (2015)
  • Author(s): Cui, J; Matsuoka, S; Kinoshita, M; Matsumori, N; Sato, F; Murata, M; Ando, J; Yamakoshi, H; Dodo, K; Sodeoka, M
  • Journal Title: BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY Volume: 23 Issue: 13 Pages: 2989-2994
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2015.05.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orientation and Order of the Amide Group of Sphingomyelin in Bilayers Determined by Solid-State NMR (2015)
  • Author(s): Matsumori, N; Yamaguchi, T; Maeta, Y; Murata,M
  • Journal Title: BIOPHYSICAL JOURNAL Volume: 108 Issue: 12 Pages: 2816-2824
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.05.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deuterium NMR of Raft Model Membranes Reveals Domain-Specific Order Profiles and Compositional Distribution (2015)
  • Author(s): Yasuda, T; Tsuchikawa, H; Murata, M; Matsumori, N
  • Journal Title: BIOPHYSICAL JOURNAL Volume: 108 Issue: 10 Pages: 2502-2506
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.04.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Axial Hydrogen at C7 Position and Bumpy Tetracyclic Core Markedly Reduce Sterol’s Affinity to Amphotericin B in Membrane (2015)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Umegawa, Y., Nonomura, K., Matsushita, N., Takano, T., Tsuchikawa, H., Hanashima, S., Oishi, T., Matsumori, N., and Murata, M.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 54 Issue: 2 Pages: 303-312
  • DOI: 10.1021/bi5012942
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phosphatidylcholine bearing 6,6-dideuterated oleic acid: A useful solid-state 2H NMR probe for investigating membrane properties. (2015)
  • Author(s): Jin Cui, Sebastien Lethu, Tomokazu Yasuda, Shigeru Matsuoka, Nobuaki Matsumori, Fuminori Sato, Michio Murata
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Volume: 25 Issue: 2 Pages: 203-206
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.11.072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct and Stereospecific Interaction of Amphidinol 3 with Sterol in Lipid Bilayers. (2014)
  • Author(s): Espiritu R A, Matsumori N, Tsuda M, Murata M
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 53 Issue: 20 Pages: 3287-3293
  • DOI: 10.1021/bi5002932
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of sterol side chain on ion channel formation by amphotericin B in lipid bilayers. (2014)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Umegawa, Y., Takano, T., Tsuchikawa, H., Matsumori, N., and Murata, M.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 53 Issue: 19 Pages: 3088-3094
  • DOI: 10.1021/bi500122c
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detailed Comparison of Deuterium Quadrupole Profiles between Sphingomyelin and Phosphatidylcholine Bilayers (2014)
  • Author(s): Yasuda, T. ; Kinoshita, M. ; Murata, M. ; Matsumori, N
  • Journal Title: Biophysical Journal Volume: 106 Issue: 3 Pages: 631-638
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.12.034
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脂質ラフト形成基盤の解明を目指した スフィンゴミエリンの動的およびNMR構造解析 (2016)
  • Author(s): 松森信明
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24
  • Invited
• [Presentation] NMR studies of lipid rafts (2015)
  • Author(s): Nobuaki Matsumori, Tomokazu Yasuda, Toshiyuki Yamaguchi, Michio Murata
  • Organizer: Pacifichem2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawai
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 脂質ラフトにおける脂質分子の動的挙動および構造解析 (2015)
  • Author(s): 松森信明
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-03
  • Invited
• [Presentation] 脂質ラフトのNMR解析 (2015)
  • Author(s): 松森信明
  • Organizer: 第53回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2015-09-14
  • Invited
• [Presentation] NMRによる生体膜ならびに膜作用生理活性物質の解析 (2014)
  • Author(s): 松森信明
  • Organizer: 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2014-10-15
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/BioanalChem/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規蛍光標識スフィンゴミエリン及びその利用 (2016)
  • Inventor(s): 村田道雄、松森信明、木下祥尚、楠見明弘、鈴木健一
  • Industrial Property Rights Holder: 村田道雄、松森信明、木下祥尚、楠見明弘、鈴木健一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-052518
  • Filing Date: 2016-03-16