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細胞膜受容体の動的会合体形成と分子認識反応

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00788
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 理工系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

佐甲 靖志  国立研究開発法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 主任研究員 (20215700)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード1分子計測 / 情報伝達 / 受容体 / シグナル伝達
研究実績の概要

細胞膜の受容体蛋白質が細胞外情報に応答して動的に会合体の組み替えを起こし、細胞内外の蛋白質分子との特異的な反応場を形成する過程の理解を目標として研究を行っている。細胞膜における、上皮成長因子受容体(EGFR)・代謝型グルタミン酸受容体(mGulR)の1分子動態を研究対象とする。本年度は、脂質による膜受容体の会合制御機構と、膜受容他の会合・運動状態と信号伝達の関係を研究した。
EGFRが不飽和脂質・コレステロールに富む膜ドメインに局在するという報告があるが、生理機能との関連は不明な点が多い。またEGFRの内側細胞膜近傍ドメイン(juxtamembrane, JM-domain)と酸性脂質の相互作用も報告されている。EGFR-GFPを安定発現するCHO細胞をmethyl-beta-cyclodextrinで処理することにより、細胞膜のコレステロール濃度を30%程度まで低下させ、EGFRのリン酸化、会合状態を計測した。EGF依存的なEGFRのリン酸化が昂進するのに対し、EGFRの高次会合体形成は抑制されることが分かり、コレステロールの複雑な役割が示唆された。また、再構成膜系においては、酸性リン脂質をEGFRの膜近傍ドメインの相互作用によりEGFR2量体の形成が促進されることが分かった。膜近傍におけるリン酸化は、酸性脂質との相互作用に依存して2量体形成を阻害する。
mGluRでは分子の活性と膜上での側方拡散運動に高い相関関係があることを明らかにした。活性状態では拡散係数が上昇する。これはmGluRのみならず多くのGPCRに一般的な現象であることを確認した。さらに様々なアゴニスト分子を有するGPCRの一種アドレナリン受容体では、アゴニスト毎に拡散状態が変化し、アゴニスト間のシグナルバイアスとの相関が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 10件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Ulsan University(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University Colledge Dublin(アイルランド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] McGill University(Canada)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] National University of Singapore(Singapore)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-molecule imaging and manipulation of biomolecular machines and systems2018

    • 著者名/発表者名
      Iino Ryota、Iida Tatsuya、Nakamura Akihiko、Saita Ei-ichiro、You Huijuan、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: 1862 号: 2 ページ: 241-252

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.08.008

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inferring a nonlinear biochemical network model from a heterogeneous single-cell time course data2018

    • 著者名/発表者名
      Shindo Yuki、Kondo Yohei、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 6790-6790

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25064-w

    • NAID

      120006502573

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transient Acceleration of Epidermal Growth Factor Receptor Dynamics Produces Higher-Order Signaling Clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshima Michio、Pack Chan-gi、Kaizu Kazunari、Takahashi Koichi、Ueda Masahiro、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 430 号: 9 ページ: 1386-1401

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2018.02.018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lipid-Protein Interplay in Dimerization of Juxtamembrane Domains of Epidermal Growth Factor Receptor2018

    • 著者名/発表者名
      Maeda Ryo、Sato Takeshi、Okamoto Kenji、Yanagawa Masataka、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 114 号: 4 ページ: 893-903

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2017.12.029

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-molecule fluorescence-based analysis of protein conformation, interaction, and oligomerization in cellular systems2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Kenji、Hiroshima Michio、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 10 号: 2 ページ: 317-326

    • DOI

      10.1007/s12551-017-0366-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent advances in FRET for the study of protein interactions and dynamics.2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, K. and Sako, Y.
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Strct. Biol.

      巻: 46 ページ: 16-23

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2017.03.010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cortical polarity of the RING protein PAR-2 is maintained by exchange rate kinetics at the cortical-cytoplasm boundary2016

    • 著者名/発表者名
      Arata, Y., Hiroshima, M., Pack, C.-G., Ramanujam, R., Motegi, F., Nakazato, K., Wiseman, P. W., Sawa, H., Kobayashi, T. J., Brandao, H. B., Shibata, T., and Sako, Y.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 16 号: 8 ページ: 2156-2168

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2016.07.047

    • 関連する報告書
      2016 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
  • [学会発表] 細胞膜受容体の運動・会合と生理活性2018

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      第17回生化学セミナー、東邦大学医学部
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜受容体の1分子動態、生理学から薬理学へ2018

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第42回関東支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一分子計測で明らかにする細胞中の分子動態2017

    • 著者名/発表者名
      岡本憲二、廣島通夫、日比野佳代、佐甲靖志
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lipid-protein cooperativity in the regulation of juxtamembrane domain dimer formation in epidermal growth factor receptor2017

    • 著者名/発表者名
      Maeda, R., Sato, T., Okamoto, K., and Sako, Y.
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule FRET measurement for EGFR-RAS-MAPK signal transduction pathway2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, K., Maeda, R., and Sako, Y.
    • 学会等名
      “Deciphering complex energy landscape and kinetic network from single molecules to cells: a new challenge to make theories meet experiments”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜受容体の運動・会合体形成による情報伝達2017

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内の1分子イメージング:生理学から薬理学へ2016

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      東京理科大学研究推進機構総合研究院 イメージングフロンティアセンターシンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学(野田)
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜受容体の1分子可視化2016

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      第25回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      名古屋市立大学(名古屋)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Motional dynamics of cell membrane receptors2016

    • 著者名/発表者名
      Sako, Y.
    • 学会等名
      “Pioneering New Fields: Forefront of RIKEN’s Science and Beyond”
    • 発表場所
      RIKEN (Wako)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 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] 細胞内の確率過程2016

    • 著者名/発表者名
      佐甲靖志
    • 学会等名
      研究会「異常拡散をめぐる最近の進展」慶應義塾大学
    • 発表場所
      慶應義塾大学(横浜)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] http://www.riken.go.jp/cell-info/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の活性評価方法2017

    • 発明者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 権利者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-084803
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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