細胞膜受容体の動的会合体形成と分子認識反応

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102547
• 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: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 佐甲 靖志 国立研究開発法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 主任研究員 (20215700)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: １分子計測 / 情報伝達 / 受容体

Outline of Annual Research Achievements

細胞膜の受容体蛋白質が細胞外情報に応答して動的に会合体の組み替えを起こし、細胞内外の蛋白質分子との特異的な反応場を形成する過程の理解を目標として研究を行っている。細胞膜における、上皮成長因子受容体(EGFR)・代謝型グルタミン酸受容体(mGulR)の１分子動態を研究対象とする。本年度は主として、mGluRの動態解析に取り組んだ。
mGluRは３量体G蛋白質共役型受容体(GPCR)の一員であり、記憶・学習形成や統合失調症に関与する。グルタミン酸を生理的アゴニストとして活性化されるが、その他種々の人工的アゴニスト、アンタゴニストや調節分子が知られている。mGluRは、細胞外ドメインで共有結合した恒常的２量体を形成している。Halo-tag分子を融合したmGluRを培養細胞に発現させて蛍光標識し、細胞膜における運動・会合の１分子計測を行った。mGluRは複数の運動状態間を遷移しており、２量体がさらに集合した高次会合体を形成することが明らかになった。mGluR会合体の示す拡散状態のうち、最も速い状態はG蛋白質との相互作用、最も遅いものはコーテッドピットとの相互作用に関係する。平均側方拡散係数はアゴニスト、アンタゴニスト、ネガティブアロステリックモジュレータによって変化し、mGluR分子の拡散運動と活性化状態の間に定量的な関係があることが示された。

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

• [Journal Article] Origin of the low thermal isomerization rate of rhodopsin chromophore (2015)
  • Author(s): Yanagawa, M.; Kojima, K.; Yamashita, T.; Iwamoto, Y.; Matsuyama, T.; Nakanishi, K.; Yamano, Y.; Wada, A.; Sako, Y.; Shichida, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 11081-11081
  • DOI: 10.1038/srep11081
  • NAID: 120005690204
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dynamic and unique nucleolar microenvironment revealed by fluorescence correlation spectroscopy (2015)
  • Author(s): Park, H., Han, S.-S., Sako, Y., and Pack, C.-G.
  • Journal Title: FASEB J. Volume: 29 Issue: 3 Pages: 837-848
  • DOI: 10.1096/fj.14-254110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positive feedback within a kinase signaling complex functions as a switch mechanism for NF-B activation (2014)
  • Author(s): Shinohara, H., Behar, M., Inoue, K., Hiroshima, M., Yasusda, T., Nagashima, T., Kimura, S., Sanjo, H., Maeda, S., Yumoto, N., Ki, S., Akira, S., Sako, Y., Hoffman, A., Kurosaki, T., and Okada-Hatakeyama, M.
  • Journal Title: Science Volume: 344 Issue: 6185 Pages: 760-764
  • DOI: 10.1126/science.1250020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positive feedback within a kinase signaling complex functions as a switch mechanism for NF-B activation (2014)
  • Author(s): Shinohara, H., Behar, M., Inoue, K., Hiroshima, M., Yasusda, T., Nagashima, T., Kimura, S., Sanjo, H., Maeda, S., Yumoto, N., Ki, S., Akira, S., Sako, Y., Hoffman, A., Kurosaki, T., and Okada-Hatakeyama, M.
  • Journal Title: Science Volume: 344 Issue: 10 Pages: 760-764
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.10.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] １分子計測で見るEGF受容体の細胞膜動態 (2016)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 蛋白研セミナー
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク、吹田
  • Year and Date: 2016-03-04
  • Invited
• [Presentation] 細胞膜受容体の動的会合体形成と機能 (2015)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 第13回JCGGシンポジウム
  • Place of Presentation: ウインク愛知、名古屋
  • Year and Date: 2015-10-01
  • Invited
• [Presentation] Single-molecule analysis of cell signaling reactions (2015)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 第3回 少数性成物学トレーニングコース
  • Place of Presentation: 大阪大学、吹田
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Invited
• [Presentation] １分子計測で細胞内反応システムを理解する (2015)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 第12回 原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
  • Place of Presentation: 東京大学、東京
  • Year and Date: 2015-06-20
  • Invited
• [Presentation] 細胞膜受容体の会合と機能の１分子イメージング (2015)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸学院大学（神戸）
  • Year and Date: 2015-03-26
  • Invited
• [Presentation] 細胞内反応ネットワークの1分子計測 (2014)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Organizer: 日本学術会議フォーラム「生命情報ビッグデータ時代における新しい生命科学」
  • Place of Presentation: 日本学術会議（東京）
  • Year and Date: 2014-08-29
  • Invited
• [Presentation] Experimental aspects of intracellular dynamics of cell fate decision (2014)
  • Author(s): Sako, Y.
  • Organizer: The Joint Annual Meeting of The Japanese Society for Mathematical Biology and The Society for Mathematical Biology 2014
  • Place of Presentation: Osaka Interanational Convention Center (Osaka)
  • Year and Date: 2014-07-30
  • Invited
• [Presentation] Single-molecule analysis of cell signaling reactions (2014)
  • Author(s): Sako, Y.
  • Organizer: Single Protein Dynamics in Cellulo SPDC 2014
  • Place of Presentation: OIST (Okinawa, Onna)
  • Year and Date: 2014-04-25
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光学顕微鏡システムおよびスクリーニング装置 (2014)
  • Inventor(s): 柳田敏雄、上田昌宏、佐甲靖志、廣島通夫、小塚淳
  • Industrial Property Rights Holder: 柳田敏雄、上田昌宏、佐甲靖志、廣島通夫、小塚淳
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-113244
  • Filing Date: 2014-05-31