細胞膜脂質二重層の内層で見られる脂質集合体の挙動と相関についての電子顕微鏡解析

• 研究課題/領域番号: 15K08167
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 村手 源英 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30311369)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 細胞膜 / 脂質二重層 / ホスファチジルセリン / ホスファチジルエタノールアミン / 免疫電子顕微鏡法 / ショウジョウバエ / スクランブラーゼ / フリッパーゼ / アポトーシス / 培養細胞 / スフィンゴミエリン / 非対称分布

研究成果の概要

細胞膜を構成する脂質二重層の内外層間での脂質分布を明らかにするため、内外層を分離し、そこに分布する脂質を標識して調べた。材料は、ショウジョウバエの培養細胞および内外層の脂質分布の維持に関わると考えられるタンパク質の欠損変異体を利用した。その結果、ヒト細胞ではほぼ内層に限定して分布しているホスファチジルエタノールアミンやホスファチジルセリンが外層にもかなり分布していること、外層の脂質を内層に移動させるフリッパーゼの欠損変異体でホスファチジルセリンがより外層に多く分布していることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により明らかにされたショウジョウバエ細胞における細胞膜脂質二重層の内外層における脂質の対称分布は、これまで哺乳類細胞を用いて解析され、また認識されてきた非対称分布とは大きく異なり、細胞膜の脂質分布の多様性を示すとともに、細胞膜研究に対する新たな認識を提供することができた。また、脂質の分布に影響を及ぼすと考えられている酵素を欠損させても、すべての脂質の分布に影響を及ぼすわけではないことを明らかにし、脂質分布の形成と維持の機構に関する知見を提供することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of tubules and helical ribbons by ceramide phosphoethanolamine-containing membranes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Inaba T., Murate M., Tomishige N., Lee Y.-F., Hullin-Matsuda F., Pollet B., Humbert N., Mely Y., Sako Y., Greimel P. and Kobayashi T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 5812-5812
  • DOI: 10.1038/s41598-019-42247-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protein probes to visualize sphingomyelin and ceramide. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hullin-Matsuda F., Murate M. and Kobayashi T.
  • 雑誌名: Chemistry and Physics of Lipids 巻: 216 ページ: 132-141
  • DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2018.09.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acute accumulation of free cholesterol induces the degradation of perilipin 2 and Rab18-dependent fusion of ER and lipid droplets in cultured human hepatocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino A, Hullin-Matsuda F, Murate M, Abe M, Tomishige N, Fukuda M, Yamashita S, Fujimoto T, Vidal H, Lagarde M, Delton I, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 27 号: 21 ページ: 3293-3304
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-10-0730
  • 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] Probing phosphoethanolamine-containing lipids in membranes with duramycin/cinnamycin and aegerolysin proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hullin-Matsuda F., Makino A., Murate M., Kobayashi T.
  • 雑誌名: Biochimie 巻: 130 ページ: 81-90
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2016.09.020
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel spingomyeling/cholesterol specific probe reveals the dynamics of the membrane domain during virus and in Nieman-Pick type C (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino, A., Sako, Y. et al.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 31 号: 4 ページ: 1301-1322
  • DOI: 10.1096/fj.201500075r
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phospholipase Cβ1 induces membrane tubulation and is involved in caveolae formation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inaba T, Kishimoto T, Murate M, Tajima T, Sakai S, Abe M, Makino A, Tomishige N, Ishitsuka R, Ikeda Y, Takeoka S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113 号: 28 ページ: 7834-7839
  • DOI: 10.1073/pnas.1603513113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Revisiting transbilayer distribution of lipids in the plasma membrane. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murate M,, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lipids 巻: 194 ページ: 58-71
  • DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2015.08.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of the heterogeneous membrane distribution of sphingomyelin associated with cytokinesis, cell polarity, and sphingolipidosis (2015)
  • 著者名/発表者名: Makino A, Abe M, Murate M, Inaba T, Yilmaz N, Hullin-Matsuda F, Kishimoto T, Schieber NL, Taguchi T, Arai H, Anderluh G, Parton RG, Kobayashi T.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 29 号: 2 ページ: 477
  • DOI: 10.1096/fj.13-247585
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transbilayer distribution of lipids at nano scale. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murate M, Abe M, Kasahara K, Iwabuchi K, Umeda M, Kobayashi T
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 128 ページ: 1627-1638
  • DOI: 10.1242/jcs.163105
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of aegerolysins as novel tools to detect and visualize ceramide phosphoethanolamine, a major sphingolipid in invertebrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Bhat HB, Ishitsuka R, Inaba T, Murate M, Abe M, Makino A, Kohyama-Koganeya A, Nagao K, Kurahashi A, Kishimoto T, Tahara M, Yamano A, Nagamune K, Hirabayashi Y, Juni N, Umeda M, Fujimori F, Nishibori K, Yamaji-Hasegawa A, Greimel P, Kobayashi T.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 29(9) 号: 9 ページ: 3920-34
  • DOI: 10.1096/fj.15-272112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CARTS biogenesis requires VAP-lipid transfer protein complexes functioning at the endoplasmic reticulum-Golgi interface. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakana Y., Kotake R., Oyama N., Murate M., Kobayashi T., Arasaki K., Inoue H., Tagaya M.
  • 雑誌名: Mol. Biol Cell 巻: 26 号: 25 ページ: 4686-4699
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-08-0599
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Phospholipase C beta1 induces membrane tubulation and is involved in caveolae formation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T., Inaba T., Kishimoto T., Murate M., Tajima T., Abe M., Makino A., Tomishige N. and Takeoka S.
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Transbilayer distribution of lipids in the plasma membrane revealed by immunoelectron microscopy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Murate M.
  • 学会等名: University of Strasbourg-RIKEN Workshop on Membrane Lipidology
  • 国際学会
• [学会発表] Transbilayer distribution of lipids in the plasma membrane revealed by immuno-electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murate M.
  • 学会等名: 第57回International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: フランス シャモニー
  • 年月日: 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Phospholipase C beta 1 induces membrane tubulation and is involved in caveolae formation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inaba T., Kishimoto T., Murate M., Tajima T., Sakai S., Abe M., Makino A., Tomishige N., Ishitsuka R., Ikeda Y., Takeoka S., Kobayashi T.
  • 学会等名: 第57回International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: フランス シャモニー
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞膜の脂質二重層を構成する各種の脂質が示す非対称分布とその破綻 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村手源英, 阿部充宏, 笠原浩二, 岩渕和久, 梅田真郷, 小林俊秀
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Transbilayer lipid distribution in the plasma membrane at nano scale. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murate M., Abe M., Kasahara K., Iwabuchi K., Umeda M., Kobayashi T.
  • 学会等名: 第11回GERLI Lipidomics Meeting
  • 発表場所: ビショフスハイム、フランス
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞膜の脂質二重層を構成する様々な脂質が示す非対称分布の電子顕微鏡レベルでの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村手源英, 阿部充宏, 笠原浩二, 岩渕和久, 梅田真郷, 小林俊秀
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会年会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] Transbilayer and lateral distribution of lipids in the plasma membrane at nano scale. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murate M., Abe M., Kasahara K., Iwabuchi K., Umeda M., Kobayashi T.
  • 学会等名: 第10回スフィンゴテラピィ研究会
  • 発表場所: ホテルアローレ（石川県加賀市）
  • 年月日: 2015-06-16
• [学会発表] 細胞膜の内外層における構成脂質のナノメートルレベルでの局在解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村手源英, 阿部充宏, 岩渕和久, 梅田真郷, 小林俊秀
  • 学会等名: 第57回日本脂質生化学会年会
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-05-28
• [備考] 理研 脂質の統合的理解
  • URL: http://lipidology.riken.jp/index.html
• [備考] 理化学研究所 脂質の統合的理解 研究プロジェクト
  • URL: http://lipidology.riken.jp/index.html
• [備考] 理化学研究所 脂質の統合的理解
  • URL: http://lipidology.riken.jp/index.html