2019 Fiscal Year Research-status Report
Roles of lipid anchors and minor components in domain formation in biomembranes
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19K22257
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村田 道雄 大阪大学, 理学研究科, 教授 (40183652)
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2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 脂質ラフト / マイクロドメイン / 境界脂質 / ガングリオシド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脂質ラフトとして知られる短寿命の生体膜ドメイン構造は細胞内外のシグナル伝達を制御する重要な役割を担っており、その消長の分子機構には多くの謎が残されている。膜ドメインの形成における微量脂質の役割を調べた。脂質によって形成されるドメイン構造は、細胞間コミュニケーションにおいて重要な役割を果たすことが明らかになっている。たとえば、細胞膜を介したシグナル伝達に関与するドメイン構造において、脂質修飾タンパク質や糖脂質・ガングリオシドなどが有する少数のアシル鎖（脂肪鎖）の結合が膜の相分離に大きな影響を与えることが知られている。この研究では、糖脂質ガングリオシドやSrcキナーゼファミリー・Lynのアシルアンカー部位を用いて、モデル脂質膜に対する祖状態やドメイン形成を化学的方法によって精査した。その結果、これらのアシル鎖は数モル％の低濃度で、典型的なドメイン構造に強い影響を与えることを見出した。すなわち、相分離状態を明確に観察するために用いたスフィンゴミエリンとコレステロールからなるドメイン構造に対してガングリオシドが数モル％の添加によって顕著な二相性の変化を与えることを観察した。極少濃度の場合はドメインに安定的に分配されるが、数モル％になるとドメインに留まることはなく、加えてドメインの相状態の顕著な変化を誘起することが明らかとなった。また、ガングリオシドなどの糖脂質は本来の高い分子集合能に起因する固いドメインを形成するが、これらが少量で生体膜にどのような影響を与えるかについて評価する実験系をほぼ確立できた点が研究実績であるといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
糖脂質については研究が進んた。特に、ゲル状態と呼ばれる強固なドメインを形成した脂質にって、精緻な物理化学的解析を行うための実験手法を確立した点では進捗を認めることが出来る。一方、アシルアンカー型タンパク質については、計画を具体化する時点でモデル化合物の調製に問題が生じた。それを解決すべく、当初の標的分子であるGPIアンカー型タンパク質から、同じく脂肪酸修飾タンパク質であるLynのN末端アシル化ペプチドに標的を変更した。これによって、アシル化タンパク質についての実験進捗が遅れたことが主な原因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂質ラフトとして知られる短寿命の生体膜ドメイン構造は細胞内外のシグナル伝達を制御する重要な役割を担っており、その消長の分子機構には多くの謎が残されている。膜ドメインの形成における微量脂質の役割を調べた。脂質によって形成されるドメイン構造は、細胞間コミュニケーションにおいて重要な役割を果たすことが明らかになっている。たとえば、細胞膜を介したシグナル伝達に関与するドメイン構造において、脂質修飾タンパク質や糖脂質・ガングリオシドなどが有する少数のアシル鎖の結合が相分離に大きな影響を与えることが知られている。この研究では、糖脂質ガングリオシドやSrcキナーゼファミリー・Lynのアシルアンカー部位を用いて、モデル脂質膜に対する祖状態やドメイン形成を化学的方法を用いて精査した。その結果、こららのアシル鎖が数モル％の低濃度で、典型的なドメイン構造に強い影響を与えることを見出した。特に、ガングリオシドを始めとする糖脂質は本来の高い分子集合能に起因する固いドメインを形成するが、これらが少量で生体膜にどのような影響を与えるかについて評価する実験系をほぼ確立できた点が研究実績であるといえる。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたタンパク質の脂質部分(当初のGPIアンカーからLynアシル鎖部分に変更）の合成計画を変更した。そのために、それに関する実験を令和２年度に延期したことによって、次年度に当該使用額が生じた。
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