生体膜脂質ドメインの構成とダイナミクスの分子解析

• 研究課題/領域番号: 25293015
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 小林 俊秀 国立研究開発法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 客員主管研究員 (60162004)
• 研究分担者: 村手 源英 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (30311369) ; 石塚 玲子 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (60342747) ; 阿部 充宏 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (90415068) ; 岸本 拓磨 国立研究開発法人理化学研究所, 小林脂質生物学研究室, 基礎科学特別研究員 (70585158)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: 脂質ドメイン / 脂質ラフト / 脂質の可視化 / 脂質結合毒素 / コレステロール / スフィンゴ脂質 / 脂質の非対称性 / スフィンゴミエリン / 脂質プローブ / インフルエンザ / ラマン分光 / カベオレ / ホスホリパーゼC / 脂肪滴 / PLIN2 / Rab18 / フリーズフラクチャー / 脂質結合性毒素 / 上皮細胞 / 細胞分裂 / 形質膜

研究成果の概要

生体膜に於いて脂質はランダムに配列しているのではなく、脂質二重層の内層と外層の脂質組成は異なり、内層のみ、外層のみをとっても特定の脂質がドメインを形成している。しかし生体膜における脂質の詳細な分布状態はほとんど明らかになっていない。私たちは特定の脂質、あるいは脂質複合体や脂質構造体に特異的に結合するプローブを開発するとともに、それらのプローブを用い、超高解像蛍光顕微鏡、免疫電子顕微鏡法等さまざまな顕微鏡手法を用いて、脂質ラフトをはじめとする脂質ドメインの超微細構造を解析し、また細胞分裂や細胞接着等や種々の病態における脂質ドメインの動態を併せて観測することにより脂質ドメインの機能の解明を試みた。

研究成果

• [国際共同研究] 国立科学研究センター（CNRS）/国立衛生医学研究所（INSERM）(フランス)
• [国際共同研究] 国立化学研究所(スロベニア)
• [国際共同研究] クイーンズ大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] 国立科学研究センター（CNRS）/国立衛生医学研究所（INSERM）(フランス)
• [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] 国立化学研究所(スロベニア)
• [国際共同研究] マギル大学(カナダ)
• [国際共同研究] 国立化学研究所/リュブリャナ大学(スロベニア)
• [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] ストラスブール大学/国立衛生医学研究所/国立科学センター(フランス)
• [雑誌論文] Photoswitchable phospholipid FRET acceptor: Detergent free intermembrane transfer assay of fluorescent lipid analogs. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sumi M, Makino A, Inaba T, Sako Y, Fujimori F, Greimel P, Kobayashi T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Detection of sphingomyelin clusters by Raman spectroscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirota K, Yagi K, Inaba T, Li PC, Murata M, Sugita Y, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Biophys J 巻: 111 号: 5 ページ: 999-1007
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2016.07.035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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] 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] Detectors for evaluating the cellular landscape of sphingomyelin- and cholesterol-rich membrane domains (2016)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto T*, Ishitsuka R*, Kobayashia T. * equally contributed
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids 巻: in press 号: 8 ページ: 812-829
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2016.03.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pore-forming toxins: Properties, diversity, and uses as tools to image sphingomyelin and ceramide phosphoethanolamine. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaji-Hasegawa A, Hullin-Matsuda F, Greimel P, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys Acta 巻: 1858 号: 3 ページ: 576-592
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2015.10.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of lipid membrane reorganization induced by a pore-forming toxin using high-speed atomic force microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yilmaz N, Kobayashi T
  • 雑誌名: ＡＣＳ Ｎａｎｏ 巻: 9 号: 8 ページ: 7960-7967
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b01041
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Asymmetric diacylglycerol dynamics on the cytoplasmic and luminal sides of a single endomembrane in living cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y, Ogiso H, Sato M, Umezawa Y, Okazaki T, Kobayashi T
  • 雑誌名: Ｓｃｉ Ｒｅｐ 巻: 5 号: 1 ページ: 12960-12960
  • DOI: 10.1038/srep12960
  • 査読あり / 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] 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] 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] Lipid compartmentalization in the endosome system (2014)
  • 著者名/発表者名: Hullin-Matsuda F, Taguchi T, Greimel P, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Sem Cell Dev Biol 巻: (in press) ページ: 48-56
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2014.04.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Visualization of Assembling of a Sphingomyelin-Specific Toxin. (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yilmaz, T. Yamada, P. Greimel, T. Uchihashi, T. Ando, T. Kobayashi
  • 雑誌名: Biophys. J. 巻: 105 号: 6 ページ: 1397-1405
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.07.052
  • 査読あり
• [学会発表] A novel sphingomyelin/cholesterol domain-specific probe reveals the dynamics of the membrane domains during virus release (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino A, Abe M, Ishitsuka R, Murate M, Kishimoto T, Sakai S, Hullin-Matsuda F, Inaba T, Greimel P, Kobayashi T
  • 学会等名: 12th Gerli international lipidomics meeting
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 2016-10-23
  • 国際学会
• [学会発表] Phosphatidylglycerol analog regulates the synthesis of the endosome-specific and fusion enhancing lipid bis(monoacylglycero)phosphate (2016)
  • 著者名/発表者名: Tan HH, Hulin-Matsuda F, Lim SR, Sudesh K, Gam LH, Greimel P, Kobayashi T
  • 学会等名: 12th Gerli international lipidomics meeting
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 2016-10-23
  • 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: 57th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: Chamonix Mont-Blanc, France
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of the natural regioisomer of the endosome-specific lipid bis(monoacylglycero)phosphate (2016)
  • 著者名/発表者名: Lim SR, Tan HH, Hullin-Matsuda F, Sudesh K, Gram LH, Greimel P, Kobayashi T
  • 学会等名: 57th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: Chamonix Mont-Blanc, France
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Phosphatidylglycerol analog regulates the synthesis of the endosome-specific lipid bis(monoacylglycero)phosphate (2016)
  • 著者名/発表者名: Tan HH, Hullin-Matsuda F, Lim SR, Sudesh K, Gram LH, Greimel P, Kobayashi T
  • 学会等名: 57th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: Chamonix Mont-Blanc, France
  • 年月日: 2016-09-04
  • 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: 57th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 発表場所: Chamonix Mont-Blanc, France
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging lipids and lipid domains (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: Joint meeting of the membrane sections of the French and German Biophysical Societies
  • 発表場所: Bad Herrenalb, Germany
  • 年月日: 2016-04-11
  • 国際学会
• [学会発表] Cellular localization of sphingomyelin clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Glycolipid and Sphingolipid Biology
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Imaging lipids and lipid domains (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: Sphingonet’s International Colloquium
  • 発表場所: Amsterdam, Netherland
  • 年月日: 2016-01-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Imaging lipids and lipid domains (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: 11th GERLI Lipidomics Meeting
  • 発表場所: Strasbourg France
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 膜を横切る脂質の運動、フリップフロップについて (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林俊秀
  • 学会等名: 第10回「生体膜・コロイド研究の最前線」
  • 発表場所: 東海村
  • 招待講演
• [学会発表] Free cholesterol loading induces the degradation of perilipin 2 and rab18-de pendent abnormal lipidation of apolipoprotein B in cultured hepatocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Makino A, Hullin-Matsuda F, Murate M, Abe M, Fukuda M, Yamashita S, Fujimoto T, Vidal H, Lagarde M, Delton-Vandenbroucke I, Kobayashi T
  • 学会等名: 第８６回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging lipids and lipid domains
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: 2nd Mini Symposium “Protein-lipid interactions”
  • 発表場所: Piran, Slovenia
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質のイメージング
  • 著者名/発表者名: 小林俊秀
  • 学会等名: 第1回JFAS講演会
  • 発表場所: 秋葉原
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://lipidology.riken.jp/
• [備考]
  • URL: http://lipidology.riken.jp/