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形質膜内層の微小ドメイン動態:超解像顕微鏡法および1分子イメージングによる解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K21387
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関岐阜大学

研究代表者

鈴木 健一  岐阜大学, 高等研究院, 教授 (50423059)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード1分子観察 / 超解像顕微鏡観察 / 脂質ドメイン / 信号伝達分子 / 超解像顕微鏡法 / ラフト / シグナル伝達 / 1分子イメージング / 形質膜内層 / 生細胞
研究開始時の研究の概要

本研究では、1分子・超解像イメージング法により、細胞の形質膜内層の脂質分子の分布と変化、ラフト形成の有無、脂肪酸修飾されたシグナル伝達分子の分布と変化を明らかにし、形質膜内層の膜動態を解明する。また、内層の様々な微小ドメインのサイズや寿命を定量し、ドメイン同士の共局在を検証する。

研究成果の概要

本研究の目的は、1分子蛍光観察と高速超解像蛍光観察を組み合わせた高精度イメージング法により、細胞形質膜内層での脂質分子の分布とその変化、ラフト形成の有無、飽和脂肪酸修飾されたシグナル伝達分子の分布とその変化を明らかにし、膜内層の脂質によるシグナル伝達場形成などの膜動態を解明することである。観察の結果、形質膜内層の脂質は、小さなドメインを形成することを見出し、脂質の種類により共局在しやすさが異なることを見出した。また、信号伝達分子と脂質ドメインの共局在の程度を定量することにも成功した。本研究により、脂質ドメインによる信号伝達や制御機構を解明するための実験系を確立できたと考える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、1分子観察と超解像顕微鏡観察を同時に行い、細胞形質膜内層における脂質ドメイン形成の有無を検証し、脂質ドメイン同士の共局在の程度を定量した。結果、脂質の種類に応じて、共局在する程度が大きく異なることを発見した。また、信号分子と脂質ドメインの共局在の程度は、脂質の種類により大きく異なることも発見した。これらの研究成果は、今まで実態が明らかではなかった形質膜内層の脂質動態を解明するのに大いに貢献すると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 2件、 招待講演 9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of Supramolecular Nanostructures through in Situ Self‐Assembly and Post‐Assembly Modification of a Biocatalytically Constructed Dipeptide Hydrazide2022

    • 著者名/発表者名
      Shintani Yuki、Ohtomi Taku、Shibata Aya、Kitamura Yoshiaki、Hirosawa Koichiro M.、Suzuki Kenichi G. N.、Ikeda Masato
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 28 号: 8 ページ: 202104421-202104421

    • DOI

      10.1002/chem.202104421

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of a Reduction‐responsive DNA Microsphere using a Reduction‐cleavable Spacer based on a Nitrobenzene Scaffold2022

    • 著者名/発表者名
      Higashi Sayuri L.、Isogami Ayaka、Takahashi Junko、Shibata Aya、Hirosawa Koichiro M.、Suzuki Kenichi G.N.、Sawada Shunsuke、Tsukiji Shinya、Matsuura Kazunori、Ikeda Masato
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: in press 号: 10

    • DOI

      10.1002/asia.202200142

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Reconstitution of Dopamine D2 Receptor into a Supported Model Membrane in a Nanometric Confinement2021

    • 著者名/発表者名
      Nagai Rurika、Sugimachi Ayane、Tanimoto Yasushi、Suzuki Kenichi G. N.、Hayashi Fumio、Weikert Dorothee、Gmeiner Peter、Kasai Rinshi S.、Morigaki Kenichi
    • 雑誌名

      Advanced Biology

      巻: 5 号: 12 ページ: 2100636-2100636

    • DOI

      10.1002/adbi.202100636

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] One-pot construction of microcomponent supramolecular materials comprising self-sorted supramolecular architechtures of DNA and semi-artificial g;ycopeptides.2020

    • 著者名/発表者名
      S. L. Higashi, K. M. Hirosawa, K. G. N. Suzuki, K. Matsuura, M. Ikeda.
    • 雑誌名

      ACS Applied Biomaterials

      巻: 30 号: 12 ページ: 9082-9092

    • DOI

      10.1021/acsabm.0c01316

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-speed single-molecule imaging reveals signal transduction by onduced transbilayer raft phases.2020

    • 著者名/発表者名
      I. Koyama-Honda, T. K. Fujiwara, R. S. Kasai, K. G. N. Suzuki, E. Kajikawa, T. A. Tsunoyama, A. Kusumi.
    • 雑誌名

      J. Cell Biol.

      巻: 219 号: 12

    • DOI

      10.1083/jcb.202006125

    • 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
  • [雑誌論文] Development of Fluorescent Ganglioside GD3 and GQ1b Analogs for Elucidation of Raft-Associated Interactions2020

    • 著者名/発表者名
      M. Konishi, N. Komura, Y. Hirose, Y. Suganuma, H. N. Tanaka, A. Imamura, H. Ishida, K. G. N. Suzuki*, H. Ando*
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 号: 24 ページ: 15998-16013

    • DOI

      10.1021/acs.joc.0c01493

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 1粒子・超解像動画同時観察による細胞外小胞の動態解明2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一
    • 学会等名
      第8回日本細胞外小胞学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超解像・1分子可視化解析を用いた細胞外小胞の分類と生細胞での細胞外小胞の取り込み機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      廣澤幸一朗、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      第8回日本細胞外小胞学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 細胞外小胞の標的細胞への結合制御:1粒子解析法による解明2021

    • 著者名/発表者名
      磯貝樹、廣澤幸一朗、正彩乃、木塚康彦、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      第8回日本細胞外小胞学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of selective binding of small extracellular vesicles to recipient cells as revealed by single-particle tracking2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Isogai, Koichiro M. Hirosawa, Ayano Sho, Yasuhiko Kizuka, Yasunari Yokota, Kenichi Gn. N. Suzuki
    • 学会等名
      The 59th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Subtypes pf small extracellular vesicles and their uptake routes as revealed by super-resolution microscopy and single-particle tracking2021

    • 著者名/発表者名
      Koichiro M. Hirosawa, Yasunari Yokota, Kenichi G. N. Suzuki
    • 学会等名
      The 59th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of homodimer formation of gangliosides as revealed by single-molecule imaging and simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Kenichi G. N. Suzuki
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Membrane dynamics of exosomes as revealed by single-molecule imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Kenichi G. N. Suzuki
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ラボ訪問2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一
    • 学会等名
      第17回糖鎖科学中部拠点若手の力フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超解像顕微鏡観察による細胞膜内層シグナリングプラットフォームの可視化解析2021

    • 著者名/発表者名
      森俊貴、廣澤幸一朗、笠井倫志、田口友彦、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      令和3年度生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 2色同時超解像顕微鏡観察によるGPIアンカー型タンパク質の階層構造と膜表裏カップリングの検証2021

    • 著者名/発表者名
      川合登偉、笠井倫志、廣澤幸一朗、森俊貴、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      令和3年度生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] GPCRの細胞膜内層脂質ドメインへの局在の超解像動画・1分子同時可視化解析2021

    • 著者名/発表者名
      市川大悟、笠井倫志、廣澤幸一朗、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      令和3年度生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 糖鎖による細胞外小胞の標的細胞への結合制御:1粒子解析法による解明2021

    • 著者名/発表者名
      磯貝樹、廣澤幸一朗、木塚康彦、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第16回 「若手の力」フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高精度1分子観察によるラフト組織化と機能の解明2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一
    • 学会等名
      生物工学・脂質駆動学術産業創生研究部会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単粒子追跡法と超解像顕微鏡法を用いたエクソソーム粒子の標的細胞への取り込み機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      廣澤幸一朗、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      令和2年度 日本生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 磯貝 樹、廣澤 幸一朗、木塚 康彦、横田 康成、鈴木 健一2021

    • 著者名/発表者名
      細胞外小胞の標的細胞への結合制御:1粒子解析法による解明
    • 学会等名
      令和2年度 日本生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイム超解像動画観察による形質膜内層脂質ドメインの共局在解析2021

    • 著者名/発表者名
      森俊貴、廣澤幸一朗、田口友彦、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      令和2年度 日本生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] エクソソーム膜動態の超解像・1分子可視化解析2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一
    • 学会等名
      日本分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Raft organization and function as revealed by single-molecule imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Kenichi G. N. Suzuki
    • 学会等名
      The 58th Annual Meeting of the Biophysics of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulation of exosome function by glycans as revealed by single-molecule imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Isogai, Koichiro M. Hirosawa, Yasuhiko Kizuka, Yasunari Yokota, Kenichi G. N. Suzuki
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高精度1分子観察で明らかになったラフト組織化と機能2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一
    • 学会等名
      分子夾雑化学東海地区シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞での超解像・1分子可視化解析による標的細胞におけるエクソソーム取り込み機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      廣澤幸一朗、磯貝樹、木塚康彦、横田康成、鈴木健一
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] EVs 細胞外小胞の生物学 第4章3.1分子・超解像イメージングによる細胞外小胞動態解明2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木健一、廣澤幸一朗、磯貝樹
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103992
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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