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GPCRの短寿命ダイマーによる細胞内シグナルの制御:1分子イメジングによる解明

研究課題

研究課題/領域番号 13F03404
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 医化学一般
研究機関京都大学

研究代表者

楠見 明弘  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (50169992)

研究分担者 ZHOU PENG  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
ZHOU Peng  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
ZHOU Peng  京都大学, 物質―細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードGタンパク質共役型受容体 / オピオイド受容体 / ダイマー / シグナル伝達 / 1分子イメジング / 解離速度 / 1分子イメジング / GPCR / ホモダイマー / ヘテロダイマー / 足場分子複合体 / シグナル / 1分子追跡
研究実績の概要

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の2量体化と下流のシグナル分岐機構は、ほとんど分かっていない。最近の我々の研究によって、GPCRに属する3つの型のオピオイド受容体 (ミュー、デルタ、カッパー
型)がホモダイマーとヘテロダイマーを作ることが分かってきた。いずれも、寿命は短く、80~120ミリ秒程度であり、ダイマーは形成されてもすぐにモノマーへと解離し、モノマーは、またすぐにダイマーを形成する。すなわち、モノマーとダイマーは極めて動的な平衡状態にある。
本年度の研究では、以下を明らかにした。
(1)昨年度に開発に成功した、超長時間1分子追跡の方法を用い(通常の10倍長く、1分子イメジングが継続できる)、オピオイド受容体が、EBP50と過渡的相互作用することを見いだした。
(2)EBP50 分子は、細胞質から細胞膜の細胞質側表面へとリクルートされ(何らかの膜分子に結合して)、しばらく拡散運動した後に、EBP50と過渡的な相互作用をした。また、EBP50がアクチン膜骨格に結合して静止したところに、オピオイド受容体が短時間結合するという過程も観察された。
(3)3種類のオピオイド受容体を用いて、ヘテロダイマー形成に関与する部位を同定することに成功した。すなわち、オピオイド受容体のN末の40アミノ酸と最初の膜貫通ドメインがヘテロダイマー形成をになっていることを見いだした。これは、受容体のアミノ酸を様々に改変し、また、これらの部位のアミノ酸配列をもつペプチドを合成して添加して見いだしたものである。また、C末の細胞内部分がホモダイマー形成に関わることを見いだした。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Confined diffusion of transmembrane proteins and lipids induced by the same actin meshwork lining the plasma membrane2016

    • 著者名/発表者名
      T. K. Fujiwara, Iwasawa, K., Kalay, Z., Tsunoyama, T. A. Y. Watanabe, Y. M. Umemura, H. Murakoshi, K. G. N. Suzuki, Y. L., Nemoto, N. Morone, A. Kusumi
    • 雑誌名

      Mol. Cell Biol.

      巻: 27 号: 7 ページ: 1101-1119

    • DOI

      10.1091/mbc.e15-04-0186

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor2016

    • 著者名/発表者名
      N. Komura, K. G. N. Suzuki, H. Ando, M. Konishi, M. Koikeda, A. Imamura, R. Chadda, T. K. Fujiwara, H. Tsuboi, R. Sheng, W. Cho, K. Furukawa, K. Furukawa, Y. Yamauchi, H. Ishida, A. Kusumi (Co-Corresponding Author), and M. Kiso
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: in press 号: 6 ページ: 402-410

    • DOI

      10.1038/nchembio.2059

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-molecule imaging revealed dynamic GPCR dimerization2014

    • 著者名/発表者名
      R. S. Kasai and A. Kusumi
    • 雑誌名

      Curr Opin Cell Biol.

      巻: 27 ページ: 78-86

    • DOI

      10.1016/j.ceb.2013.11.008

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1分子イーメジングによる細胞膜シグナル変換機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      楠見明弘、鈴木健一、藤原敬宏、笠井倫美
    • 雑誌名

      生体の科学有

      巻: 64(6) ページ: 539-544

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Single-molecule tracking revealed organizing principles of the plasma membrane for signal transduction2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kusumi
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia Conferences "New Advances in Optical Imaging of Live Cells and Organisms"
    • 発表場所
      蘇州(中国)
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule tracking revealed organizing principles of the plasma membrane for its signal transduction function2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kusumi
    • 学会等名
      Super Resolution Symposium
    • 発表場所
      バンガロール(インド)
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Membrane mechanisms: Concerted action of membrane domains for signal transduction in the plasma membrane revealed by single-molecule tracking2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kusumi
    • 学会等名
      Depatmental Seminar: Research Center for Applied Sciences, Acadmia Sinica
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Organizing principles of the plasma membrane for signal transduction as revealed by single-molecule tracking2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kusumi
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers in Bioimaging
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 過渡的ホモダイマーの衝撃:GPCRとGPIアンカー型受容体の両方に見られるシグナルとドメイン形成の基本ユニット2015

    • 著者名/発表者名
      楠見 明弘
    • 学会等名
      第120回日本解剖学会総会・全国学術集会/第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transient GPCR dimers trigger signaling as revealed by single-molecule imaging2013

    • 著者名/発表者名
      笠井倫志、楠見明弘
    • 学会等名
      The 2013 Cold Spring Harbor Asia Conference "NEW ADVANCES IN OPTICAL IMAGING OF LIVE CELLS & ORGANISMS"
    • 発表場所
      Suzhou Dushu Lake Conference Center(中国)
    • 年月日
      2013-08-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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