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Evaluating the interactions of lipid raft and proteins involved in phototransduction by using a micropatterned model membrane

Research Project

Project/Area Number 17J02031
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

谷本 泰士  神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords脂質ラフト / 人工生体膜 / 光シグナル / GPCR / 一分子観察
Outline of Annual Research Achievements

椎動物の視細胞桿体外節において、光シグナルは生体膜を介して伝達される。光刺激はG-タンパク質共役受容体(GPCR)ロドプシン(Rh)に受容された後、三量体G-タンパク質トランスデューシン(Gt)、cGMP-ホスホジエステラーゼ(PDE6)へと伝達される。光シグナル情報伝達は、他にも、Rh を不活性化するロドプシンキナーゼ(GRK1)や、GRK1 をCa2+依存的に制御するリカバリン(Rec)、等により制御されている。
近年では、生体膜を介したシグナル伝達の制御に脂質膜ドメイン(脂質ラフト)が関与していると考えられており、視細胞の膜タンパク質は脂質ラフトへの局在(ラフト親和性)を変化させることで、光シグナル伝達を制御していると推測されている。特にRhにおいては、生体膜中でオリゴマーを形成することが示唆されており、これには脂質環境が大きく関与していると推測されている。しかし、生体膜中の脂質ラフトは微小かつ短寿命なため、上記の仮説が証明される事はなかった。我々は、ガラス基板上にパターン状にラフト領域(Liquid order (Lo)相)と非ラフト領域(Liquid disorder(Ld)相)を持つモデル生体膜を作製する技術を開発してきた。以前に、このパターン化膜へ膜タンパク質を再構成し、Lo/Ld分配を測定することで、ラフト親和性定量評価に成功した。この技術を応用して、光シグナル伝達を担う膜タンパク質の脂質ラフト親和性を網羅的に定量し、細胞内での脂質ラフトへの局在を定量な評価を試みた。この推測されたラフト局在を新たに反応速度論的なシミュレーションに組み込むことで、光シグナル伝達における脂質ラフトの機能的役割を定量的に示すことができる。さらに、Rhのオリゴマー形成が光シグナル伝達に及ぼす影響へ研究を発展させた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Evolution and development of model membranes for physicochemical and functional studies of the membrane lateral heterogeneity2018

    • Author(s)
      Morigaki Kenichi、Tanimoto Yasushi
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta.

      Volume: 印刷中 Issue: 10 Pages: 2012-2017

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2018.03.010

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hybrid Model Membrane Combining Micropatterned Lipid Bilayer and Hydrophilic Polymer Brush2017

    • Author(s)
      Nishimura Toshiki、Tamura Fuyuko、Kobayashi Sawako、Tanimoto Yasushi、Hayashi Fumio、Sudo Yuki、Iwasaki Yasuhiko、Morigaki Kenichi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 33 Issue: 23 Pages: 5752-5759

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b00463

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Observing the interaction between rhodopsin cluster and transducin by high-speed AFM2018

    • Author(s)
      Yasushi Tanimoto, Hayato Yamashita, Kento Nomura, Masayuki Abe, Fumio Hayashi, Kenichi Morigaki
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Raftophilicity of membrane proteins in phototransduction evaluated with a micropatterned model membrane2018

    • Author(s)
      Yasushi Tanimoto, Sakiko Kojima, Fumio Hayashi, Akinori Awazu, Kenichi Morigaki
    • Organizer
      255th ACS national meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluating the interactions of lipid raft and proteins involved in phototransduction by using a micropatterned model membrane2017

    • Author(s)
      Yasushi Tanimoto, Sakiko Kojima, Fumio Hayashi, Kenichi Morigaki
    • Organizer
      253st ACS national meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of lipid rafts in phototransduction studied with a micropatterned model membrane2017

    • Author(s)
      Yasushi Tanimoto, Sakiko Kojima, Fumio Hayashi, Akinori Awazu, Kenichi Morigaki
    • Organizer
      TETHMEM 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パターン化人工膜を用いた光シグナル伝達中における脂質ラフトの機能解析2017

    • Author(s)
      谷本泰士
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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