１分子観察法を用いたＧＰＣＲダイマーの機能の解明

• 研究課題/領域番号: 24770120
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 笠井 倫志 京都大学, 再生医科学研究所, 助教 (20447949)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 生物物理 / 1分子計測 / Gタンパク質共役型受容体 / ダイマー形成 / １分子計測

研究概要

β２アドレナリン受容体（b2AR）の蛍光1分子観察を行った結果、１）b2ARは刺激前から、ダイマー・モノマーの動的な平衡状態にあり、２）ダイマー寿命は、刺激前では約８0ミリ秒であったが、３）受容体の刺激後に約40%増加する事が分かった。一方、下流の三量体Gタンパク質とb2ARを同時に１分子観察すると、三量体Gタンパク質は、b2ARのモノマーとダイマーの両方に約２０ミリ秒という極めて短時間結合し、刺激前後で変化しない事が分かった。これらの結果から、シグナル伝達の際には、GPCRのダイマー・モノマー変換や、三量体Gタンパク質との結合解離が極めて素早く繰り返されているらしいことが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Single-molecule imaging revealed dynamic GPCR dimerization (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS、Kusumi A
  • 雑誌名: Current Opinion in Cell Biology 巻: Vol. 27 ページ: 78-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule imaging revealed dynamic GPCR dimerization (2014)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABCA1 dimer-monomer interconversion during HDL generation revealed by single-molecule imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagata KO、Nakada C、Kasai RS、Kusumi A、Ueda K
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: Vol. 110 ページ: 5034-5039
  • 査読あり
• [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、Goto M、Morone N、Sugimura H、Tanaka K、Sase I、Yoshimura A、Nakano Y、Fujiwara TK、Kusumi A
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: Vol. 202 ページ: 967-983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Molecule Imaging of Receptor–Receptor Interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki KGN、Kasai RS、Fujiwara TK、Kusumi A
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 巻: Vol. 117 ページ: 373-390
  • 査読あり
• [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] Single-molecule imaging of receptor-receptor interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: K. G. Suzuki, R. S. Kasai, T. K. Fujiwara, and A. Kusumi
  • 雑誌名: Methods Cell Biol. 巻: 117 ページ: 373-390
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-408143-7.00020-7
  • ISBN: 9780124081437
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABCA1 dimer-monomer interconversion during HDL generation revealed by single-molecule imaging. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagata, K., O., Nakada, C.,, Kasai, R. S.,Kusumi, A. and Ueda, K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 110 号: 13 ページ: 5034-5039
  • DOI: 10.1073/pnas.1220703110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raf inhibitors target ras spatiotemporal dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Cho KJ、Kasai RS、Park JH、Chigurupati S、Heidorn SJ、van der Hoeven D、Plowman SJ、Kusumi A、Marais R、Hancock JF
  • 雑誌名: Current Biology 巻: Vol. 22 ページ: 945-955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic organizing principles of the plasma membrane that regulate signal transduction : commemorating the fortieth anniversary of Singer and Nicolson's fluid-mosaic model (2012)
  • 著者名/発表者名: Kusumi A、Fujiwara TK、Chadda R、Xie M、Tsunoyama TA、Kalay Z、Kasai RS、Suzuki KGN
  • 雑誌名: Annual Review of Cell and Developmental Biology 巻: Vol. 28 ページ: 215-250
  • 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: Kusumi A、Fujiwara TK、Morone N、Yoshida KJ、Chadda R、Xie M、Kasai RS、Suzuki KGN
  • 雑誌名: Seminars in Cell & Developmental Biology 巻: Vol. 23 ページ: 164-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient GPI-anchored protein homodimers are units for raft organization and function (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki KGN、Kasai RS、Hirosawa KM、Nemoto YL、Ishibashi M、Miwa Y、Fujiwara TK、Kusumi A
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: Vol. 8 ページ: 774-783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient GPI-anchored protein homodimers are units for raft organization and function (2012)
  • 著者名/発表者名: K. G. N. Suzuki, R. S. Kasai, K. M. Hirosawa, Y. L. Nemoto, M. Ishibashi, Y. Miwa, T. K. Fujiwara, and A. Kusumi
  • 雑誌名: Nat. Chem. Biol. 巻: 8 号: 9 ページ: 774-783
  • DOI: 10.1038/nchembio.1028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raf inhibitors target Ras spatiotemporal dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. J. Cho, R. S. Kasai, J. H. Park, S. Chigurupati, S. J. Heidorn, D. van der Hoeven, S. J. Plowman, A. Kusumi, R. Marais, and J. F. Hancock
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 22 号: 11 ページ: 945-955
  • DOI: 10.1016/j.cub.2012.03.067
  • 査読あり
• [学会発表] GPCR dimers as active signal triggers : inverse agonist effects revealed by single-molecule imaging analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Fujiwara TK, Kusumi A
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年回
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-10-30
• [学会発表] Transient GPCR dimers trigger signaling as revealed by single-molecule imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Kusumi A
  • 学会等名: The 2013 Cold Spring Harbor Asia Conference"NEW ADVANCES IN OPTICAL IMAGING OF LIVE CELLS & ORGANISMS"
  • 発表場所: 蘇州中国
  • 年月日: 2013-08-22
• [学会発表] Dynamic Monomer-Dimer Equilibrium as a General Property of the Class A GPCR : Single-Molecule Imaging Study (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS
  • 学会等名: The 14th Membrane Research Forum
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-03-16
• [学会発表] Transient GPCR dimers trigger signaling as revealed by single-molecule imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Kusumi A
  • 学会等名: The 2013 Cold Spring Harbor Asia Conference “NEW ADVANCES IN OPTICAL IMAGING OF LIVE CELLS & ORGANISMS”
  • 発表場所: 蘇州 中国
  • 招待講演
• [学会発表] GPCR dimers as active signal triggers: inverse agonist effects revealed by single-molecule imaging analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Rinshi S. Kasai, Takahiro K. Fujiwara, and Akihiro Kusumi
  • 学会等名: 日本生物物理学会 第51回年回
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Dynamic Monomer-Dimer Equilibrium as a General Property of the Class A GPCR: Single-Molecule Imaging Study (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS
  • 学会等名: The 14th Membrane Research Forum
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic monomer-dimer equilibrium as a general property of the class A GPCR : detection by single-molecule imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Fujiwara TK, Kusumi A
  • 学会等名: The 2012 American Society for Cell Biology Annual Meeting / ASCB 52th Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコアメリカ
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] Single-molecule imaging revealed acceleration of trimeric G-protein turnover by transient dimerization of ligandedβ2-AR (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年回
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Dynamic monomer-dimer equilibrium as a general property of the class A GPCR: detection by single-molecule imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasai RS, Fujiwara TK, Kusumi A
  • 学会等名: The 2012 American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
• [図書] "1分子イメジングにより明らかになった, GPCRのモノマー・ダイマーの動的な交換"、Clinical Neuroscience月刊臨床神経科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笠井倫志
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 超高速・超解像1蛍光分子顕微鏡"、現代化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原敬宏、笠井倫志、楠見明弘
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] Annu. Rev. Cell Dev. Biol., Volume 28 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kusumi A, Fujiwara TK, Chadda R, Xie M, Tsunoyama TA, Kalay Z, Kasai RS, Suzuki KGN
  • 総ページ数: 36
  • 出版者: Annual Reviews
• [図書] Semin. Cell Dev. Biol., Volume 23 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kusumi A, Fujiwara TK, Morone N, Yoshida KJ, Chadda R, Xie M, Kasai RS, Suzuki KGN
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: Elsevier
• [備考]
  • URL: http://www.nanobio.frontier.kyoto-u.ac.jp/