細胞膜分化による構造変換機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23310087
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 諸根 信弘 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 講師 (50399680)
• 研究分担者: ホイザー ジョン (HEUSER John) 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (40571815)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 細胞膜 / 細胞 / 幹細胞 / 分化 / カベオラ / アクチン膜骨格 / クラスリン被覆ピット / 電子顕微鏡法 / 膜骨格

研究概要

組織幹細胞でみられる前駆細胞から成熟細胞への分化過程では、細胞や細胞膜の形態が大きく変わる。そのため、細胞膜と細胞骨格系との相互作用、即ち、細胞膜との境界領域に局在する膜骨格・カベオラ・クラスリン被覆ピットの構造ネットワークが重要な役割を果たす。急速凍結レプリカ電子顕微鏡法により、これら細胞膜裏打ち構造群の構造形成（変換）を詳しく観察した。カベオラの被覆構造において、①カベオラの表面被覆構造が２種類のフィラメントから形成されている。②カベオラ本体の周囲に、半月状の特殊フィラメント構造が形成されているなどの新しい知見を得た。その他の構造についても、細胞膜分化との関係を現在引き続き検討中である。

研究成果

• [雑誌論文] Biocompatible fluorescent silicon nanocrystals for single-molecule tracking and fluorescence imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimura H, Ritchie K, Kasai RS, Morone N, Sugimura H, Tanaka K, Sase I, Yoshimura A, Nakano Y, Fujiwara TK, and Kusumi A
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 202 号: 6 ページ: 967-83
  • DOI: 10.1083/jcb.201301053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a reentrant arrhythmia model in human pluripotent stem cell-derivpd cardiac cell sheets (2013)
  • 著者名/発表者名: Kadota S, et al.
  • 雑誌名: European Heart Journal 巻: VOL.34 号: 15 ページ: 1147-1156
  • DOI: 10.1093/eurheartj/ehs418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exclusive Photothermal Heat Generation by a Gadolinium Bis(naphthalocyanine) Complex and Inclusion into Modified High-Density Lipoprotein Nanocarriers for Therapeutic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Mathew S, Murakami T, Nakatsuji H, Okamoto H, Morone N, Heuser JE, Hashida M, Imahori H.
  • 雑誌名: ACS Nano. 巻: 7(10) 号: 10 ページ: 8908-16
  • DOI: 10.1021/nn403384k
  • 査読あり
• [雑誌論文] A small molecule that promotes cardiac differentiation of human pluripotent stem cells under defined, cytokine- and xeno-free conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Minami I, Yamada K, Otsuji TG, Yamamoto T, Shen Y, Otsuka S, Kadota S, Morone N, Barve M, Asai Y, Tenkova-Heuser T, Heuser JE, Uesugi M, Aiba K, Nakatsuji N
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 2(5) 号: 5 ページ: 1448-60
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.09.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induced pluripotent stem cells from CINCA syndrome patients as a model for dissecting somatic mosaicism and drug discovery (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T., Takahashi K., Yamane M., Tomida S., Nakamura S., Oshima K., Niwa A., Nishikomori R., Kambe N., Hara H., Mitsuyama M., Morone N., Heuse J.E., Yamamoto T., Watanabe A., Sato-Otsubo A., Ozawa S., Asaka I., Heike T., Yamanaka S., Nak
  • 雑誌名: Blood 巻: 120(6) 号: 6 ページ: 1299-308
  • DOI: 10.1182/blood-2012-03-417881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane mechanisms for signal transduction : The coupling of the meso-scale raft domains to membrane-skeleton-induced compartments and dynamic protein complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Kusumi, T.K.Fujiwara, N.Morone, K.J.Yoshida, R.Chadda, M.Xie, R.S.Kasai, K.G.N.Suzuki
  • 雑誌名: Semin.Cell.Dev.Biol. 巻: 23(2) 号: 2 ページ: 126-144
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2012.01.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Label-free single-particle imaging of the influenza virus by objective-type total internal reflection dark-field microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Enoki S
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7(11) 号: 11 ページ: e49208-e49208
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0049208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utilization of Photo induced Charge-Separated State of Donor-Acceptor Linked Molecules for Regulation of Cell Membrane Potential and Ion Transport (2012)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Murakami T, Kawashima F, Morone N, Heuser JE, Takano Y, Ohkubo K, Fukuzumi S, Mori Y, Imahori H
  • 雑誌名: J Am Chem Soc 巻: 134 号: 14 ページ: 6092-6095
  • DOI: 10.1021/ja3007275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cells respond to mechanical stress by rapid disassembly of caveolae (2011)
  • 著者名/発表者名: Sinha B, Koster D, Ruez R, Gonnord P, Bastiani M, Abankwa D, Stan RV, Butler-Browne G, Vedie B, Johannes L, Morone N, Parton RG, Raposo G, Sens P, Lamaze C, Nassoy P
  • 雑誌名: Cell. 巻: 144(3) 号: 3 ページ: 402-13
  • DOI: 10.1016/j.cell.2010.12.031
• [雑誌論文] Fractal dimension analysis and mathematical morphology of structural changes in actin filaments imaged by electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Kimori, Y., E. Katayama, N. Morone, and T. Kodama
  • 雑誌名: J. Struct. Biol 巻: 176 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2011.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Submembranous septins as relatively stable components of actin-based membrane skeleton (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Hagiwara, Y.Tanaka, R.Hikawa, N.Morone, A.Kusumi, H.Kimura, M.Kinoshita
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 68 号: 9 ページ: 512-525
  • DOI: 10.1002/cm.20528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-moleculefluorescence polarization study ofconformational change in archaeal group II chaperonin (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iizuka, Taro Ueno, Nobuhiro Morone, and Takashi Funatsu
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 号: 7 ページ: e22253-e22253
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0022253
  • 査読あり
• [学会発表] Three findings by electron microscopy in caveolar research (2013)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: JSM-MPFI Joint-Seminar 2013
  • 発表場所: Max Plang Florida Institute for Neuroscience, FL, USA
  • 年月日: 2013-12-27
• [学会発表] Dendra融合タンパク質によるカベオラの急速凍結・ディープエッチ電子顕微鏡法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘、吉村安寿弥、ホイザー・ジョン
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-05-20
• [学会発表] Three findings by electron microscopy in caveolar research (2013)
  • 著者名/発表者名: Morone N.
  • 学会等名: JSM-MPFI Joint-Seminar 2013
  • 発表場所: Max Plank Florida Institute for Neuroscience, FL-USA
• [学会発表] Discovery-based science by electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘
  • 学会等名: 九州工業大学第4回バイオイメージングセミナー
  • 発表場所: 九州工業大学、福岡
  • 招待講演
• [学会発表] チュートリアル：フリーズエッチングの基礎と実践 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘、ホイザー・ジョン
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪
  • 招待講演
• [学会発表] チュートリアル：凍結割断の像の読み方 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘、ホイザー・ジョン
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Dendra融合タンパク質によるカベオラの急速凍結・ディープエッチ電子顕微鏡法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘、吉村安寿弥、ホイザー・ジョン
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪
• [学会発表] キャビンとカベオラ分子構築に関する構造解析的検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘、ロブ・パートン、ジョン・ホイザー
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: ウィンクあいち
• [学会発表] Cavin/PTRF regulates caveolar endocytosis by forming "crescents" that girdle caveolae, stabilizes them in relatively flat conformations, and links them to actin-membrane skeletons (2) (2013)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: 14th International Membrane Research Forum
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Cavin regulates caveolar endocytosis by forming crescents that girdle caveolae, stabilizes then in relatively flat conformations, and links them to actin-membrane skeleton (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-12-17
• [学会発表] Plasma membrane differentiation during adipogenesis : Freeze-etch electron microscopy for caveolar architecture (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: JSM-NUS Joint-Seminar 2011
  • 発表場所: National University of Singapore, Singapore
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] Plasma membrane differentiation during adipogenesis : Freeze-etch electron microscopy for caveolar architecture (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: Joint Seminar(日本顕微鏡学会生体構造分析分科会-国立シンガポール大学)
  • 発表場所: 国立シンガポール大学(シンガポール)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] Cavin regulates caveolar endocytosis by forming "crescents" that girdle caveolae, stabilizes them in relatively flat conformations, and links them to cortical actin filaments (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] カベオラダイナミクス：免疫ディープエッチ電子顕微鏡法による可視化解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会生体構造解析分科会・北海道大学理学部合同セミナー
  • 発表場所: 北海道、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Caveolar dynamics and molecular architectures (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: EM functional imaging workshop 2012 at NIPS 
"Cutting-edge technology for functional bio-imaging at higher-dimensions"
  • 発表場所: Aichi, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] カベオラの被覆構造と分子構築：ディープエッチ電子顕微鏡法による解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会関西支部特別講演会
  • 発表場所: 京都、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Evidence that the protein cavin negatively regulates caveolar endocytosis by forming "crescents" that girdle caveolae, stabilize them in relatively flat conformations, and link them to cortical actin filaments (2012)
  • 著者名/発表者名: Morone N
  • 学会等名: CLS-iCeMS Joint Symposium
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] カベオラ動態の細胞電子顕微鏡解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会大会(ワークショップ)
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Cellular EM aspects in caveolar dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: 諸根信弘
  • 学会等名: 第67回日本顕微鏡学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2011-05-16
• [学会発表] Plasma Membrane Architecture Reconstructed By Small Convergence-Angle HAADF-STEM Freeze-etch Tomography : Improvement of the Quality in Tomogram (2011)
  • 著者名/発表者名: Morone N, Heuser J, Aoyama K
  • 学会等名: EMBL Conference : Sixth International Congress on Electron Tomography
  • 発表場所: ハイデルベルグ(ドイツ)
  • 年月日: 2011-05-06
• [図書] 「透過型電子顕微鏡法:組織・細胞の3次元メゾスケール構造解析」(先端バイオマテリアルハンドブック) (2012)
  • 著者名/発表者名: 和久井文、河野朋子、青山一弘、諸根信弘
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.icems.kyoko-u.ac.jp/j/ppl/grp/heuser.html