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膜タンパク質機能を直接制御する機能性脂質の探索と作用機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K11135
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59040:栄養学および健康科学関連
研究機関自治医科大学

研究代表者

早川 枝李  自治医科大学, 医学部, 助教 (00383753)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード脂質分子 / 脂質膜 / 膜側方ストレス / 膜カバチャーストレス / 多価不飽和脂肪酸 / コレステロール / チャネルタンパク質 / 脂質-タンパク質相互作用 / リン脂質 / アシル鎖 / 分子間パッキングストレス / リン脂質膜中側方ストレス / 膜タンパク質 / 脂質膜の物性 / 脂質分子間側方ストレス / マラリア原虫 / 脂肪酸 / 脂質 / PUFA(多価不飽和脂肪酸) / 膜タンパク質の配向性 / 膜タンパク質の活性と構造変化 / ABCトランスポーター / 脂質膜のcurvature stress / 分子間パッキング / 脂質メディエーター / 機能性脂質 / 脂質―タンパク質相互作用
研究成果の概要

本研究はリン脂質アシル鎖に含まれる二重結合数、炭素数の違いが生む膜の側方ストレスなどが、膜の物理因子や共存する膜タンパク質の構造、機能に与える影響について分子レベルで解明することを目的とした。脂質二重層膜はPAPG(16:0-20:4)またはPOPG(16:0-18:1)で作成し、膜中に加えた蛍光分子の分子運動を周波数変換蛍光装置により測定・解析した。その結果、アシル鎖間側方ストレスはPOPGよりもPAPG膜中のほうが弱く、膜タンパク質はPAPGとPOPGとでは異なる再配向性を示した。本研究は膜中の側方ストレスが膜の物理化学的性質やタンパク質の構造、配向性に影響を与えることを示している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞内の生命活動を支える一つにタンパク質-脂質の相互作用がある。複雑なタンパク質-脂質の相互作用によって生じる現象を解明することは、医学やバイオテクノロジー等において革新的な進展をもたらす可能性がある。本研究は多価不飽和脂肪酸を含むアシル鎖の違いが、異なる膜内側方ストレスや膜カヴァチャーストレスを発生し、その結果、膜タンパク質の構造や機能、人工膜への再配向にも影響を与えることを明らかにしたものである。このような膜の物理化学的性質を理解することは、疾患の発症解明や治療法の開発にも結び付き、私たちの健康や医療に関わる重要な知見を提供するのみならず、生命科学分野での技術の開発にも貢献すると考える。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Portland State Univ.(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Creative interior design by Plasmodium falciparum: Lipid metabolism and the parasite's secret chamber2021

    • 著者名/発表者名
      Tokumasu Fuyuki、Hayakawa Eri H.、Fukumoto Junpei、Tokuoka Suzumi M.、Miyazaki Shinya
    • 雑誌名

      Parasitology International

      巻: 83 ページ: 102369-102369

    • DOI

      10.1016/j.parint.2021.102369

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anti-malarial activity in a Chinese herbal supplement containing Inonotus obliquus and Panax notoginseng2021

    • 著者名/発表者名
      Takuro Endo, Yuki Nakagomi , Eri Kawaguchi, Eri Saki H Hayakawa, Hoai Nam Vu, Hitoshi Takemae, Yuta Shinohara, Da Yang, Tatsuya Usui, Tetsuya Mizutani, Yoichi Nakao, Tetsuya Furuya
    • 雑誌名

      Parasitology International

      巻: Epub 2021 Dec 18 ページ: 102532-102532

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A prospective mechanism and source of cholesterol uptake by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes co-cultured with HepG2 cells2021

    • 著者名/発表者名
      Eri H Hayakawa, Hirotomo Kato, Glenn A Nardone, Jiro Usukura
    • 雑誌名

      Parasitology International

      巻: 80 ページ: 102179-102179

    • DOI

      10.1016/j.parint.2020.102179

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heat-killed Lactobacillus sakei HS-1 mitigates small intestinal pathophysiology on Plasmodium berghei ANKA infected C57BL/6 mice2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Shimada , Eri H. Hayakawa and Hiroyuki Matsuoka
    • 雑誌名

      Jichi Medical University Journal

      巻: 43 ページ: 13-19

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upper gastrointestinal pathophysiology due to mouse malaria Plasmodium berghei ANKA infection (in press)2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada M, Hirose Y, Shimizu K, Yamamoto DS, Hayakawa EH, Matsuoka H
    • 雑誌名

      Tropical Medicine and Health

      巻: 47(18) 号: 1 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1186/s41182-019-0146-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The localization of α-synuclein in the process of differentiation of human erythroid cells2018

    • 著者名/発表者名
      Araki Katsuya、Sugawara Kotomi、Hayakawa Eri H.、Ubukawa Kumi、Kobayashi Isuzu、Wakui Hideki、Takahashi Naoto、Sawada Kenichi、Mochizuki Hideki、Nunomura Wataru
    • 雑誌名

      International Journal of Hematology

      巻: 108 号: 2 ページ: 130-138

    • DOI

      10.1007/s12185-018-2457-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 膜構成リン脂質アシル鎖領域に発生するパッキングストレスと膜タンパク質との相互作用に対する生物物理学的解析の確立2024

    • 著者名/発表者名
      早川枝李 , 植木美鈴 , Elmukhtar Alhatmi , 老木成稔 , 徳舛富由樹 , Drake C. Mitchell , 岩本真幸
    • 学会等名
      第93回日本寄生虫学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] The effect of different lateral packing stress in acyl chains on KcsA orientation and structure in lipid bilayer2024

    • 著者名/発表者名
      Eri Saki H. Hayakawa, Misuzu Ueki, Elmukhtar Alhatmi, Shigetoshi Oiki, Fuyuki Tokumasu, Masayuki Iwamoto, Drake C. Mitchell
    • 学会等名
      21st IUPAB Congress 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱帯熱マラリア原虫-生殖母体期特有の袋状構造に対する電子顕微鏡観察2021

    • 著者名/発表者名
      早川枝李 , 徳舛富由樹 , 宮崎真也 , 大野伸彦 , 松本真美 , 臼倉治郎
    • 学会等名
      日本寄生虫学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱帯熱マラリア原虫を用いた植物由来成分スクリーニングによる抗マラリア化合物同定の試み2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤太伯郎 、川口絵梨 、早川枝李 、臼井達哉 、篠原祐太、楊達、中込雄貴 、 中尾洋一、古谷哲也
    • 学会等名
      日本寄生虫学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Real-time Imaging of Cholesterol Sorting in P. falciparum-erythrocytes by Label-free Holotomographic Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Eri H. Hayakawa, Hirotomo Kato, Glenn Nardone, Jiro Usukura
    • 学会等名
      日本寄生虫学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] The survival tactics of Plasmodium falciparum in erythrocytic stages2020

    • 著者名/発表者名
      Eri H. Hayakawa
    • 学会等名
      Invited seminar; The Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Label-free Holotomographic Microscopy reveal Cholesterol Sorting Occurred in Plasmodium falciparum-erythrocytes2020

    • 著者名/発表者名
      Eri H. Hayakawa
    • 学会等名
      KAIST e-workshop on Quantitative Phase Imaging
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マラリア自動診断システムの開発  ― ディープラーニングによる適用評価 ―2019

    • 著者名/発表者名
      原口和音,花房昭彦,早川枝李, 加藤大智
    • 学会等名
      ライフサポート学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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