脂質ケミカルバイオロジーの創成

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03121
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松森 信明 九州大学, 理学研究院, 教授 (50314357)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 脂質ラフト / ケミカルバイオロジー

研究実績の概要

近年脂質ラフトの存在が提唱され、生命機能に果たす脂質の重要性が認識されてきた一方で、脂質ラフト形成の分子基盤やそこに集積するタンパク質に関する知見は極めて限られている。これは、脂質-タンパク質間の相互作用に関する研究が立ち遅れているためである。そこで本研究では、脂質ラフトを含む生体膜における脂質とタンパク質間の分子認識について、ケミカルバイオロジーおよび構造生物学的手法を駆使し、システマチックにこの解明にあたる。
そこで本研究では、まずビーズ上に脂質分子を結合し、脂質に特異的に結合する膜関連タンパク質をプロテオーム解析することを目指す。本年度はビーズ上に生理活性脂質として知られるセラミドを結合させることを目指し種々検討を行った。その結果、セラミドを固定化したビーズの作成に成功した。また、脂質-膜タンパク質間相互作用の定量的解析を目指し、表面プラズモン共鳴法（SPR)による親和性解析法の開発を行った。センサーチップ表面に自己組織化単分子膜を形成させることで膜タンパク質の安定な固定化に成功し、膜タンパク質と脂質との親和性を定量的に解析することができた。この方法により、脂質-膜タンパク質相互作用の定量解析が簡便に行えるようになった。さらに脂質と膜タンパク質間相互作用の蛍光顕微鏡観察を目指し、セラミドをはじめとした各種蛍光脂質の開発にも成功し、その動的挙動がもとの脂質分子の挙動を再現していることを確認した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は脂質固定ビーズの作成に注力し、完成させることができたが、標的タンパク質の取得までは至っておらず、その点では若干進捗が遅れている。一方で、脂質-膜タンパク質相互作用解析の基盤技術の開発として、表面プラズモン共鳴法を用いた汎用的手法の開発に成功した。また、蛍光顕微鏡による脂質-膜タンパク質相互作用観察を目指した各種蛍光脂質の開発に成功したことから、全体としての進捗はおおむね順調であると判断した。

今後の研究の推進方策

脂質固定ビーズの調製ができたことから、脂質特異的タンパク質の取得の早期実現に注力する。併せて、SPRによる脂質-膜タンパク質相互作用解析法などをさらに高度化していき、相互作用解析のプラットフォーム化を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanao Kinoshita, Kenichi GN Suzuki, Nobuaki Matsumori, Misa Takada, Hikaru Ano, Kenichi Morigaki, Mitsuhiro Abe, Asami Makino, Toshihide Kobayashi, Koichiro M Hirosawa, Takahiro K Fujiwara, Akihiro Kusumi, Michio Murata
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 未定 ページ: 未定
  • DOI: 10.1083/jcb.201607086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane protein structure determination by SAD, SIR, or SIRAS phasing in serial femtosecond crystallography using an iododetergent (2016)
  • 著者名/発表者名: T Nakane, S Hanashima, M Suzuki, H Saiki, T Hayashi, K Kakinouchi, S Sugiyama, S Kawatake, S Matsuoka, N Matsumori, E Nango, J Kobayashi, T Shimamura, K Kimura, C Mori, N Kunishima, M Sugahara, Y Takakyu, S Inoue, T Masuda, T Hosaka, K Tono, Y Joti, T Kameshima, et al
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 113 ページ: 13039-13044
  • DOI: 10.1073/pnas.1602531113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sterol-dependent membrane association of the marine sponge-derived bicyclic peptide Theonellamide A as examined by 1H NMR (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimberly Cornelio, Rafael Atillo Espiritu, Yasuto Todokoro, Shinya Hanashima, Masanao Kinoshita, Nobuaki Matsumori, Michio Murata, Shinichi Nishimura, Hideaki Kakeya, Minoru Yoshida, Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 24 ページ: 5235-5242
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2016.08.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marine sponge cyclic peptide theonellamide A disrupts lipid bilayer integrity without forming distinct membrane pores (2016)
  • 著者名/発表者名: Rafael Atillo Espiritu, Kimberly Cornelio, Masanao Kinoshita, Nobuaki Matsumori, Michio Murata, Shinichi Nishimura, Hideaki Kakeya, Minoru Yoshida, Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 巻: 1858 ページ: 1373-1379
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.03.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Structure of the Bimolecular Complex between Amphotericin B and Ergosterol in Membranes Is Stabilized by Face-to-Face van der Waals Interaction with Their Rigid Cyclic Cores (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nakagawa, Yuichi Umegawa, Naohiro Matsushita, Tomoya Yamamoto, Hiroshi Tsuchikawa, Shinya Hanashima, Tohru Oishi, Nobuaki Matsumori, Michio Murata
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 55 ページ: 3392-3402
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lipid Interactions and Organization in Complex Bilayer Membranes (2016)
  • 著者名/発表者名: Oskar Engberg, Tomokazu Yasuda, Victor Hautala, Nobuaki Matsumori, Thomas KM Nyholm, Michio Murata, J Peter Slotte
  • 雑誌名: Biophysical journal 巻: 110 ページ: 1563-1573
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.12.043
  • 査読あり
• [学会発表] NMR and Fluorescent Studies of Lipid Rafts (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuaki Matsumori and Masanao Kinoshita
  • 学会等名: 9th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences: Experimental and Simulations
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-14
  • 国際学会 / 招待講演