2016 Fiscal Year Annual Research Report
Unraveling of digital-like signal transduction systems in cell plasma membranes
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15K14477
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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 – 2017-03-31
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| Keywords | GPIアンカー型タンパク質 / EGF受容体 / PLCgamma / Src family kinase / Grb2 / シグナル伝達 / １分子観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は最近、高精度１分子観察法を用いて、GPIアンカー型受容体で補体の制御タンパク質であるCD59をリガンドで刺激後に形成される安定な４量体に、細胞内からシグナル分子が短期間だけリクルートされては、離れることを見出した。リクルート１回あたりの時間は0.1-0.5秒程度と極めて短いことを発見した。一方で、western blottingなどで調べた細胞全体のシグナルは、数分～数十分は続いていた。これらに基づいて我々は、「細胞膜上の受容体をリガンド刺激後、数分以上続く細胞全体のアナログシグナルは、１分子レベルで見ると１秒以下の時間しか続かないパルス状の短期間シグナルから積算されて作られる。」とする仮説を立てた。
この仮説を検証するために、まず、信号分子（PLCgammaやSrc family kinase）の活性化をFRET観察するためのプローブの作成に着手し、これに成功した。さらにFRETを観察するための条件の最適化を行い、活性化を可視化するための1分子FRET観察に成功した。しかし、活性化―不活性化のサイクルを観察するためには、シグナル/ノイズ比を上げる必要があり、今後の試行錯誤が必要な状況である。
上の実験に平行して、EGF受容体(EGFR)への信号分子Grb2のリクルートの観察を行った。EGFR刺激後、Grb2-GFPのEGFRへのリクルートを観察したところ、CD59会合体へのシグナル分子のリクルート同様に、リクルートはパルス状で、0.5秒以下の時間しか続かなかった。リクルート１回あたりの時間は短かったが、細胞全体のシグナル強度が高い時間帯ほど、リクルート頻度も大きくなっていた。この結果は、細胞全体で見ると長時間続くシグナル伝達が、１分子レベルではパルス状のシグナル伝達となっていて、パルス状シグナルの頻度が細胞全体のシグナル強度を決めることをさらに裏付けている。
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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
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