リポクオリティが演出する膜の形態と性質

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 脂質クオリティが解き明かす生命現象
• 研究課題/領域番号: 15H05902
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤本 豊士 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50115929)
• 研究分担者: 末次 志郎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70345031)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 膜脂質 / 膜脂質結合ドメイン / 電子顕微鏡

研究実績の概要

1) 前年度に確立したホスファチジルセリン (PS) の分布をナノレベルで可視化するための電子顕微鏡法を用いて、哺乳類細胞と出芽酵母におけるPS分布を詳細に解析した。その結果、出芽酵母では小胞体膜、内外核膜に差がなく、いずれも膜の両葉にほぼ同レベルのPSがあるのに対し、哺乳類細胞では小胞体膜の細胞質側膜葉にほぼ限局して高レベルのPSがあり、その一方、内外核膜では両葉とも低レベルで非対称性はなかった。これらの結果は哺乳類細胞と出芽酵母のPS分布に差があることを示し、哺乳類細胞では連続する小胞体膜と核膜の間でPSの拡散を妨げる何らかの機構があることが示唆された。
2) エンドフィリンの脂質膜切断に関して、エンドフィリンが高い切断活性を示す脂肪酸を同定した。さらに脂肪酸のちがいを認識するアミノ酸を、両親媒性部位のアミノ酸残基に変異を導入することで調べた。その結果、両親媒性ヘリックスのアミノ酸だけでなく、脂質膜とタンパク質の間の静電的相互作用を担うアミノ酸も重要であることがわかった。細胞突起形成に関わるBARタンパク質であるMTSS1は、両親媒性ヘリックスを持つことから、脂質膜の切断活性を検討したところ、脂質膜を切断することが示された。MTSS1が細胞において形成する細胞突起は、頻度が少ないものの、静的な培地中でも実際に切断され、さらに、培地の流れによって切断が増強されることがわかった。切断された小胞の有田班との共同研究による解析から、この切断はリゾリン脂質によって増強されることがわかった。ARDに関しては、ANKHD1の両親媒性ヘリックスに注目し、変異を導入し作用機序を調べた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画通りに進展しただけでなく、予期しなかった新たな発見も得られ、今後さらに大きな展開が期待できるため。

今後の研究の推進方策

本年度に得られた成果をさらに発展させ、リポクオリティが生体膜、細胞全体に及ぼす影響の解析を一層加速させる。

研究成果

• [国際共同研究] チェコ科学アカデミー(チェコ)
  • 国名: チェコ
  • 外国機関名: チェコ科学アカデミー
• [雑誌論文] Nuclear phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate islets contribute to efficient RNA polymerase II-dependent transcription (2018)
  • 著者名/発表者名: Sobol Margarita、Krausova Alzbeta、Yildirim Sukriye、Kalasova Ilona、Faberova Veronika、 Vrkoslav Vladimir、Philimonenko Vlada、Marasek Pavel、Pastorek Lukas、Capek Martin、Lubovska Zuzana、Ulicna Livia、Tsuji Takuma、Lisa Miroslav、Cvacka Josef、Fujimoto Toyoshi、Hozak Pavel
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 ページ: -
  • DOI: 10.1242/jcs.211094
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Membrane re-modelling by BAR domain superfamily proteins via molecular and non-molecular factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Morone, N. Suetsugu, S
  • 雑誌名: Biochem Soc Trans 巻: 46 ページ: 379-389
  • DOI: 10.1042/BST20170322
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A New Electron Microscopic Method to Observe the Distribution of Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate (2017)
  • 著者名/発表者名: Aktar, S., Takatori, S., Tsuji, T., Orii, M., Ohsaki, Y., Cheng, J., and Fujimoto, T
  • 雑誌名: Acta Histochem Cytochem 巻: 50 ページ: 141-147
  • DOI: 10.1267/ahc.17025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatocyte-specific depletion of ubiquitin regulatory X domain containing protein 8 accelerates fibrosis in a mouse non-alcoholic steatohepatitis model (2017)
  • 著者名/発表者名: Imai, N., Suzuki, M., Ishizu, Y., Kuzuya, T., Honda, T., Hayashi, K., Ishigami, M., Hirooka, Y., Ishikawa, T., Goto, H., and Fujimoto, T.
  • 雑誌名: Histochem Cell Biol 巻: 148 ページ: 219-227
  • DOI: 10.1007/s00418-017-1572-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for ESCRT- and clathrin-dependent microautophagy (2017)
  • 著者名/発表者名: Oku, M., Maeda, Y., Kagohashi, Y., Kondo, T., Yamada, M., Fujimoto, T., and Sakai, Y
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 216 ページ: 3263-3274
  • DOI: 10.1083/jcb.201611029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Niemann-Pick type C proteins promote microautophagy by expanding raft-like membrane domains in the yeast vacuole (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Fujimoto, M., Tatematsu, T., Cheng, J., Orii, M., Takatori, S., and Fujimoto, T
  • 雑誌名: eLife 巻: 6 ページ: e25960
  • DOI: 10.7554/eLife.25960
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Freeze-fracture-etching electron microscopy for facile analysis of yeast ultrastructure (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., and Fujimoto, T
  • 雑誌名: Bio-Protoc 巻: 7 ページ: e2556
  • DOI: 10.21769/BioProtoc2556
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The lipid droplet and the endoplasmic reticulum (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohsaki, Y., Soltysik, K., and Fujimoto, T
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol 巻: 997 ページ: 111-120
• [雑誌論文] Measurement of caveolin-1 densities in the cell membrane for quantification of caveolar deformation after exposure to hypotonic membrane tension (2017)
  • 著者名/発表者名: Tachikawa M, Morone N, Senju Y, Sugiura T, Hanawa-Suetsugu K, Mochizuki A, Suetsugu S
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 7794
  • DOI: 10.1038/s41598-017-08259-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Salt Bridge Formation between the I-BAR Domain and Lipids Increases Lipid Density and Membrane Curvature (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura K, Hanawa-Suetsugu K, Suetsugu S, Kitao A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 6808
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06334-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PACSIN2 accelerates nephrin trafficking and is up-regulated in diabetic kidney disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Dumont V, Tolvanen TA, Kuusela S, Wang H, Nyman TA, Lindfors S, Tienari J, Nisen H, Suetsugu S, Plomann M, Kawachi H, Lehtonen S
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 31 ページ: 3978-3990
  • DOI: 10.1096/fj.201601265R
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 膜ミクロドメインとリポファジー (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻琢磨，藤本萌，立松律弥子，程晶磊，藤本豊士
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質・膜ドメインの可視化解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本豊士
  • 学会等名: 第7回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所 合同シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of lipid domains and lipid droplets (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyoshi Fujimoto
  • 学会等名: Academia Sinica
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オートファゴソームへの膜脂質供給機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小笠原裕太、藤本豊士
  • 学会等名: ConBio2017（2017年度生命科学系合同年次大会）
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質・膜ドメインの可視化解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本豊士
  • 学会等名: 京都大学学際融合教育推進センター 生理化学研究ユニット第6回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ドメインタンパク質の超解像解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末次志郎
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] The spatial distribution of the BAR domain proteins on the membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: 末次志郎
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ドメインとリポクオリティによる細胞膜の形態制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末次志郎
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of caveolin-1 densities in the cell membrane for quantification of caveolar deformation after exposure to hypotonic membrane tension (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiro Suetsugu
  • 学会等名: EMBO Meeting Minisymposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 名古屋大学 大学院医学研究科 分子細胞学分野
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/cel-bio/index-j.html
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 分子医学細胞生物学（末次研究室）
  • URL: http://bsw3.naist.jp/suetsugu/