細胞膜受容体の動的会合体形成と分子認識反応

• 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: 26102547
• 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: １分子計測 / 情報伝達 / 受容体

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。本年度は主として、mGluRの動態解析に取り組んだ。
mGluRは３量体G蛋白質共役型受容体(GPCR)の一員であり、記憶・学習形成や統合失調症に関与する。グルタミン酸を生理的アゴニストとして活性化されるが、その他種々の人工的アゴニスト、アンタゴニストや調節分子が知られている。mGluRは、細胞外ドメインで共有結合した恒常的２量体を形成している。Halo-tag分子を融合したmGluRを培養細胞に発現させて蛍光標識し、細胞膜における運動・会合の１分子計測を行った。mGluRは複数の運動状態間を遷移しており、２量体がさらに集合した高次会合体を形成することが明らかになった。mGluR会合体の示す拡散状態のうち、最も速い状態はG蛋白質との相互作用、最も遅いものはコーテッドピットとの相互作用に関係する。平均側方拡散係数はアゴニスト、アンタゴニスト、ネガティブアロステリックモジュレータによって変化し、mGluR分子の拡散運動と活性化状態の間に定量的な関係があることが示された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Origin of the low thermal isomerization rate of rhodopsin chromophore (2015)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa, M.; Kojima, K.; Yamashita, T.; Iwamoto, Y.; Matsuyama, T.; Nakanishi, K.; Yamano, Y.; Wada, A.; Sako, Y.; Shichida, Y.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 11081-11081
  • DOI: 10.1038/srep11081
  • NAID: 120005690204
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic and unique nucleolar microenvironment revealed by fluorescence correlation spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Park, H., Han, S.-S., Sako, Y., and Pack, C.-G.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 29 号: 3 ページ: 837-848
  • DOI: 10.1096/fj.14-254110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positive feedback within a kinase signaling complex functions as a switch mechanism for NF-B activation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, H., Behar, M., Inoue, K., Hiroshima, M., Yasusda, T., Nagashima, T., Kimura, S., Sanjo, H., Maeda, S., Yumoto, N., Ki, S., Akira, S., Sako, Y., Hoffman, A., Kurosaki, T., and Okada-Hatakeyama, M.
  • 雑誌名: Science 巻: 344 号: 6185 ページ: 760-764
  • DOI: 10.1126/science.1250020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positive feedback within a kinase signaling complex functions as a switch mechanism for NF-B activation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, H., Behar, M., Inoue, K., Hiroshima, M., Yasusda, T., Nagashima, T., Kimura, S., Sanjo, H., Maeda, S., Yumoto, N., Ki, S., Akira, S., Sako, Y., Hoffman, A., Kurosaki, T., and Okada-Hatakeyama, M.
  • 雑誌名: Science 巻: 344 号: 10 ページ: 760-764
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.10.002
  • 査読あり
• [学会発表] １分子計測で見るEGF受容体の細胞膜動態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 蛋白研セミナー
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、吹田
  • 年月日: 2016-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞膜受容体の動的会合体形成と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 第13回JCGGシンポジウム
  • 発表場所: ウインク愛知、名古屋
  • 年月日: 2015-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule analysis of cell signaling reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 第3回 少数性成物学トレーニングコース
  • 発表場所: 大阪大学、吹田
  • 年月日: 2015-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] １分子計測で細胞内反応システムを理解する (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 第12回 原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2015-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞膜受容体の会合と機能の１分子イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸学院大学（神戸）
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内反応ネットワークの1分子計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐甲靖志
  • 学会等名: 日本学術会議フォーラム「生命情報ビッグデータ時代における新しい生命科学」
  • 発表場所: 日本学術会議（東京）
  • 年月日: 2014-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] Experimental aspects of intracellular dynamics of cell fate decision (2014)
  • 著者名/発表者名: Sako, Y.
  • 学会等名: The Joint Annual Meeting of The Japanese Society for Mathematical Biology and The Society for Mathematical Biology 2014
  • 発表場所: Osaka Interanational Convention Center (Osaka)
  • 年月日: 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule analysis of cell signaling reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Sako, Y.
  • 学会等名: Single Protein Dynamics in Cellulo SPDC 2014
  • 発表場所: OIST (Okinawa, Onna)
  • 年月日: 2014-04-25
  • 招待講演
• [産業財産権] 光学顕微鏡システムおよびスクリーニング装置 (2014)
  • 発明者名: 柳田敏雄、上田昌宏、佐甲靖志、廣島通夫、小塚淳
  • 権利者名: 柳田敏雄、上田昌宏、佐甲靖志、廣島通夫、小塚淳
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-113244
  • 出願年月日: 2014-05-31