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細胞膜内層のスフィンゴミエリンの解析-フリッパーゼの同定と生理的意義の解明-

Research Project

Project/Area Number 18K06677
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

阿部 充宏  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90415068)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsスフィンゴミエリン / フリップフロップ / 細胞膜 / シャルコー・マリー・トゥース病 / PMP2/FABP8 / 脂質ラフト / CRISPR/Cas9 / ノックダウン / 脂質
Outline of Annual Research Achievements

哺乳動物細胞の細胞膜において、スフィンゴミエリン(以下、SM)は、ほとんどが細胞膜外層に分布しているものの、少量ながら内層にも存在している。SMは合成直後に細胞膜外層へ輸送されることから、輸送された後に何らかの機構によって細胞膜外層から内層へ移動することが予想される。本研究で遺伝学的スクリーニングを行ったところ、SMの脂質二重層内移動に関わるタンパク質として、PMP2/FABP8が同定された。免疫電顕によりPMP2の過剰発現株では細胞膜外層のSMが少なくなっていること、in vitroの結合実験によりPMP2はPIP2に特異的に結合することがわかった。また、PMP2は人工膜のtubule化を引き起こすこと、人工膜の脂質に対してフリップ活性を持つことがわかった。
今年度は、全反射顕微鏡によって細胞膜外層のSMと細胞膜内層のSMを観察した結果、PMP2を過剰発現した細胞では細胞膜外層のSMが減少し、細胞膜内層のSMが増加することがわかった。この細胞では、細胞膜以外の細胞小器官にSMが蓄積されていないことがわかった。これらのin vivoの結果は、in vitroで見られたPMPがSMを細胞膜外層から細胞膜内層へフリップさせる活性と矛盾しない。一方、細胞膜内層のPSを細胞膜外層へフロップさせる活性は持っていないことがわかった。
PMP2のフリップ活性に対し、脂質特異性があるかを検討した。その結果、in vivoではSMに対して特異性があるものの、in vitroでは特異性があまり見られないことがわかった。
細胞膜外層のSMのちょうど裏側の細胞膜内層には、PIP2が存在する。これらの結果を考え合わせると、細胞質中のPMP2が細胞膜内層のPIP2に結合することにより、細胞膜がtubule化し、細胞膜内層の表面積を補うため、細胞膜外層からSMがフリップにより移動するモデルが考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

注文した試薬や機器の納入が遅れたものの、遅れを取り戻すように努力した。

Strategy for Future Research Activity

PMP2過剰発現細胞とPMP2ノックアウト細胞において、細胞膜外層と細胞膜内層のコレステロールを比較する。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(12 results)

All 2022 2021 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] CNRS/Faculte de Pharmacie/Universite de Strasbourg(フランス)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Sphingomyelin localization in the intestinal crypt surface2022

    • Author(s)
      Ueda Yoshibumi、Abe Mitsuhiro、Ishiwata Toshiyuki、Ozawa Takeaki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 611 Pages: 14-18

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.03.128

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PMP2/FABP8 induces PI(4,5)P2-dependent transbilayer reorganization of sphingomyelin in the plasma membrane2021

    • Author(s)
      Abe Mitsuhiro、Makino Asami、Murate Motohide、Hullin-Matsuda Francoise、Yanagawa Masataka、Sako Yasushi、Kobayashi Toshihide
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 37 Pages: 109935-109935

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109935

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparative Analysis of Single-Molecule Dynamics of TRPV1 and TRPV4 Channels in Living Cells2021

    • Author(s)
      Kuwashima Yutaro、Yanagawa Masataka、Abe Mitsuhiro、Hiroshima Michio、Ueda Masahiro、Arita Makoto、Sako Yasushi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Pages: 8473-8473

    • DOI

      10.3390/ijms22168473

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] DNA‐Based Synthetic Growth Factor Surrogates with Fine‐Tuned Agonism**2021

    • Author(s)
      Akiyama Momoko、Ueki Ryosuke、Yanagawa Masataka、Abe Mitsuhiro、Hiroshima Michio、Sako Yasushi、Sando Shinsuke
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Pages: 22745-22752

    • DOI

      10.1002/anie.202105314

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Imaging cholesterol depletion at the plasma membrane by methyl-β-cyclodextrin2021

    • Author(s)
      Abe Mitsuhiro、Kobayashi Toshihide
    • Journal Title

      Journal of Lipid Research

      Volume: 100077 Pages: 100077-100077

    • DOI

      10.1016/j.jlr.2021.100077

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Imaging Sphingomyelin- and Cholesterol-Enriched Domains in the Plasma Membrane Using a Novel Probe and Super-Resolution Microscopy2021

    • Author(s)
      Abe Mitsuhiro、Kobayashi Toshihide
    • Journal Title

      Adv Exp Med Biol

      Volume: 1310 Pages: 81-90

    • DOI

      10.1007/978-981-33-6064-8_4

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Resolvin E3 Attenuates Allergic Airway Inflammation via the interleukin-23-interleukin-17A Pathway2019

    • Author(s)
      Sato M, Aoki-Saito H, Fukuda H, Ikeda H, Koga Y, Yatomi M, Tsurumaki H, Maeno T, Saito T, Nakakura T, Mori T, Yanagawa M, Abe M, Sako Y, Dobashi K, Ishizuka T, Yamada M, Shuto S, Hisada T.
    • Journal Title

      FASEB J

      Volume: Nov;33(11) Pages: 12750-12759

    • DOI

      10.1096/fj.201900283r

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-molecule diffusion-based estimation of ligand effects on G protein?coupled receptors2018

    • Author(s)
      Yanagawa Masataka、Hiroshima Michio、Togashi Yuichi、Abe Mitsuhiro、Yamashita Takahiro、Shichida Yoshinori、Murata Masayuki、Ueda Masahiro、Sako Yasushi
    • Journal Title

      Sci. Signal.

      Volume: 11 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1126/scisignal.aao1917

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 細胞膜スフィンゴミエリンの脂質二重層内移動に関わる因子の同定と機能解析2021

    • Author(s)
      阿部充宏
    • Organizer
      スフィンゴテラピィ研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 理研プレスリリース

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2021/20211110_1/index.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] プレスリリース(研究成果)2018

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180919_1/

    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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