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タンパク質ポリマー形成による動的膜形態形成の直接可視化による解明

公募研究

研究領域動的構造生命科学を拓く新発想測定技術-タンパク質が動作する姿を活写する-
研究課題/領域番号 15H01641
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

末次 志郎  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (70345031)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード細胞生物学 / 構造生物学 / 生物物理学
研究実績の概要

細胞内及び試験管内の多量体形成の可視化: 多量体においては、タンパク質が高密度で存在する。超解像観察では、個々の分子に導入したラベルの離散的な発光により観察を行うため、ラベルの導入効率が問題となる。離散的な発光の可能な蛍光タンパク質(EOSなど)の融合タンパク質をCRISPR/Cas9システムによりノックアウトした細胞株にレトロウイルスを用いて安定的に導入することで、すべての観察対象の分子がラベルされている状況を作り出すことができた。その結果、非常に高密度のBARドメインタンパク質の細胞内局在を可視化できた。その密度はサブマイクロモル濃度であり、また分子の距離が互いに20nm以内で密に並んでいることが示唆された。
BARドメイン同士の多量体形成の構造基盤: BARドメインは、6本のアルファヘリックスバンドルからなる2量体である。一部のBARドメインには、アルファヘリックスバンドルから飛び出たループが存在する。一部のBARドメインでは、このBARタンパクドメインの一部には、疎水的でないループが存在し、結晶内でのタンパク質同士のコンタクトサイトとなっていた。この結晶の中で見られた相互作用部位に変異度導入したところ、細胞内での局在と脂質膜への試験管内での結合が失われた。このことから多量体系性は、脂質膜とBARドメインタンパク質の結合に重要であることが示された。
試験管内のBARドメインタンパク質による脂質膜チューブ形成の開始過程と伸長過程の可視化: 顕微鏡下での観察に適した大きなリポソーム(GUV)の作成を行い、その表面におけるBARタンパク質の集積の可視化に成功した。今後のこの集積の時間変化を詳しく調べる予定である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] MDC(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Higher-order assemblies of BAR domain proteins for shaping membranes2016

    • 著者名/発表者名
      Suetsugu S
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: - 号: 3 ページ: 201-210

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfw002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Yeast Ivy1p Is a Putative I-BAR-domain Protein with pH-sensitive Filament Forming Ability <i>in vitro</i>2016

    • 著者名/発表者名
      Itoh Y, Kida K, Hanawa-Suetsugu K, Suetsugu S
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 41 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1247/csf.15014

    • NAID

      130005126757

    • ISSN
      0386-7196, 1347-3700
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phosphorylation of PACSIN2 by protein kinase C triggers the removal of caveolae from the plasma membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Senju Y, Rosenbaum E, Shah C, Hamada-Nakahara S, Itoh Y, Yamamoto K, Hanawa-Suetsugu K, Daumke O, Suetsugu S.
    • 雑誌名

      J Cell Sci.

      巻: 128 ページ: 2766-2780

    • DOI

      10.1242/jcs.167775

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 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] Possible regulation of caveolar endocytosis and flattening by phosphorylation of F-BAR domain protein PACSIN2/Syndapin II.2015

    • 著者名/発表者名
      Senju Y, Suetsugu S.
    • 雑誌名

      Bioarchitecture

      巻: 5 号: 5-6 ページ: 70-77

    • DOI

      10.1080/19490992.2015.1128604

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 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] TRPV4イオンチャネルのアンキリンリピートドメインとPI(4,5)P<sub>2</sub>の相互作用による新たな制御機構2015

    • 著者名/発表者名
      末次志郎, 高橋重成, 伊藤弓弦, 竹村和浩, 嶋田 睦, 北尾彰朗, 森 泰生
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 55 号: 5 ページ: 262-265

    • DOI

      10.2142/biophys.55.262

    • NAID

      130005100825

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] BARドメインタンパク質の立体構造と ファゴサイトーシスにおける機能2017

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      第122回 日本解剖学会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BARドメインタンパク質の立体構造と ファゴサイトーシスにおける機能2017

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      第137回 日本薬学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Yeast Ivy1p is a putative I-BAR-domain protein with pH-sensitive filament forming ability in vitro2016

    • 著者名/発表者名
      Yuzuru Itoh, Kazuki Kida, Kyoko Hanawa-Suetsugu, Shiro Suetsugu
    • 学会等名
      American Society for Cell Biology
    • 発表場所
      モスコーネセンター(サンフランシスコ市、アメリカ)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BARタンパク質による細胞膜の形態形成とファゴサイトーシスの関連2016

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      第54回生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of caveolar morphology by the F-BAR domain protein PACSIN2/Syndapin II2016

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      XXII Biennial Meeting of the International Society for Eye Research
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BARタンパク質による細胞膜の形態形成とファゴサイトーシスの関連2016

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カドヘリンの局在化における I-BARタンパク質IRSp53の役割2016

    • 著者名/発表者名
      多羅尾賢斗、塙京子、末次志郎
    • 学会等名
      第68回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-06-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BARタンパク質による細胞膜の形態形成2016

    • 著者名/発表者名
      末次志郎
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PACSIN2のリン酸化によるカベオラ細胞膜局在の負の制御2015

    • 著者名/発表者名
      千住 洋介、末次 志郎
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] BARタンパク質エンドフィリンの膜切断活性とがんにおける変異2015

    • 著者名/発表者名
      木田 和輝、北又 学、塙 京子、末次 志郎
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新規結合タンパク質によるF-BARタンパク質CIP4の管状形成阻害2015

    • 著者名/発表者名
      福永 優也、塙 京子、末次 志郎
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] IRSp53の上皮間葉転換における役割2015

    • 著者名/発表者名
      多羅尾 賢斗、塙 京子、末次 志郎
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The identificaiton of the ankyrin repeat domain as a novel lipid-binding module2015

    • 著者名/発表者名
      末次 志郎
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2021-01-27  

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