2016 Fiscal Year Annual Research Report
Verification of unit raft hypothesis by high-resolution single-molecule imaging
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15H04351
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鈴木 健一 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (50423059)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 糖脂質 / GPIアンカー型タンパク質 / 細胞膜ドメイン / ラフト / １分子観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近、我々は生細胞膜上でラフト親和性の糖脂質やGPIアンカー型受容体(GPI-anchored receptor = GAR)とを高精度１分子観察し、以下の新ラフト仮説を提案した。GARと糖脂質は、特異的ホモダイマーを形成し、ラフトの基本ユニットとなる。糖脂質ラフトの基本ユニットは、受容体の活性制御を行ない、また、GAR基本ユニットは、刺激後に脂質の協同的相互作用によって、安定なGAR会合体ラフトを形成し、シグナル変換のプラットフォームとなる。
本研究では、当該年度、様々なGARが短寿命のホモダイマーを形成することを発見し、GARのホモダイマー形成に一般性があることを見出した。また、糖脂質ガングリオシドについても、すべてのガングリオ系ガングリオシドが短寿命のホモダイマーを形成することを見出し、ガングリオシドのホモダイマー形成にも一般性があることを発見した。また、形成されたホモダイマーは、すべて、コレステロールにより安定化されており、さらに他のラフト脂質であるスフィンゴミエリンなどを短期間リクルートすることを見出した。さらに、ガングリオシドのホモダイマー形成に必須の糖鎖構造を決定すべく、全化学合成によって、様々な官能基を欠損させたGM3のアナログ体のホモダイマー形成を観察し、一部の官能基が重要であることを発見した。また、ガングリオシドプローブのうちGM3が最も長い期間、EGF受容体と相互作用することを見出した。さらにGM3のシアル酸のないアシアロ体は、EGF受容体とほとんど相互作用しないので、GM3のシアル酸がEGF受容体との相互作用には重要であることを発見した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
GARや糖脂質のホモダイマーの一般性を検証するのが、本研究の最初の目標であったが、多種類の分子についてホモダイマー形成を確認でき、これを達成できた。また、糖脂質の糖鎖のどの官能基がホモダイマー形成に重要であるかの同定も、全化学合成法によるアナログ体を用いた研究で進んでおり、順調である。EGF受容体とガングリオシドの相互作用の詳細の解明も進んでいる。今後のさらなる研究により、ラフトの理解が急速に進むかもしれない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、さらにGARや糖脂質のホモダイマー形成機構やホモダイマーによる受容体活性制御機構を解明していく。そのため、まず、分子動力学シミュレーション(MD)でガングリオシドダイマー形成に重要な糖鎖部位を予測する。今まで行ってきたGM3の官能基が欠損したアナログ体のダイマー形成能の結果と突き合わせて、ホモダイマー形成に必須な官能基を決定していく。次に、GM3ホモダイマーによるEGF受容体活性制御の詳細をさらに解明していく。GM3のアシアロ体であるラクトシルセラミドは、EGF受容体とほとんど相互作用しないことを明らかにしたが、シアル酸の中のどの官能基が重要かを決定する。次に、GM3と相互作用するために必須なEGF受容体側の構造を明らかにする。今までのデータからGM3の糖鎖とEGF受容体のN型糖鎖との間の相互作用が最も考えられるので、EGF受容体の中のどのN型糖鎖がGM3と相互作用するのかを明らかにする。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs2017
Author(s)
Masanao Kinoshita*, Kenichi G. N. Suzuki* (*equal contribution), Nobuyuki Matsumori, Misa Takada, Hikaru Ano, Kenichi Morigaki, Mitsuhiro Abe, Asami Makino, Toshihide Kobayashi, Koichiro M. Hirosawa, Takahiro K. Fujiwara, Akihiro Kusumi, and Michio Murata.
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Journal Title
J. Cell Biol.
Volume: 216
Pages: 1183-1204
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor2016
Author(s)
Naoko Komura*, Kenichi G. N. Suzuki*, Hiromune Ando* (*equal contribution), Miku Konishi, Machi Koikeda, Akihiro Imamura, Rahul Chadda, Takahiro K. Fujiwara, Hisae Tsuboi, Ren Sheng, Wonhwa Cho, Koichi Furukawa, Keiko Furukawa, Yoshio Yamauchi, Hideharu Ishida, Akihiro Kusumi and Makoto Kiso.
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Journal Title
Nat. Chem. Biol.
Volume: 12
Pages: 402-410
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Confined diffusion of transmembrane proteins and lipids induced by the same actin meshwork lining the plasma membrane.2016
Author(s)
Takahiro K. Fujiwara, Kokoro Iwasawa, Ziya Kalay, Taka A. Tsunoyama, Yusuke Watanabe, Yashuhiro M. Umemura, Hideji Murakoshi, Kenichi G. N. Suzuki, Yuri N. Nemoto, Nobuhiro Morone, and Akihiro Kusumi.
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Journal Title
Mol. Biol. Cell
Volume: 27
Pages: 1101-1119
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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