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2021 年度 実績報告書

細胞表層イメージング技術で解明するエンドサイトーシスのグローバル制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 18H02436
研究機関京都大学

研究代表者

吉村 成弘  京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (90346106)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードエンドサイトーシス / ライブセルイメージング / 細胞骨格 / クラスリン / カベオラ / カベオリン / 高速原子間力顕微鏡 / BARドメインタンパク質
研究実績の概要

課題Ⅱ:前年度に明らかにしたCIP4の機能をさらに詳細に解析することで以下の成果を得た。クラスリン被膜ピット周辺への集積に必要な中央部の非構造領域の構造を、そのアミノ酸配列をもとに解析したところ、中央部にαヘリクス2本から形成されるHR1ドメイン、そのN末端側に正電荷をもつ非構造領域、C末端側には負電荷を持つ非構造領域を持つことが分かった。この断片を大腸菌で発現・精製し、in vitro相分離アッセイを行ったところ、非常に強い自己集合(液ー液相分離)を引き起こすことが分かった。変異体等を用いた解析により、相分離には分子内における正・負電荷の偏在、およびHR1の二量化が重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、HR1二量体が活性化型Cdc42と相互作用すること、相互作用はCdc42とN-WASPとの相互作用を阻害しないこと、を明らかにした。N-WASPはArp2/3複合体を介して、アクチン重合を促進することから、この成果はCIP4がクラスリンピット周辺でアクチン重合を促進するメカニズムとして重要な発見である。またこれは、エンドサイトーシスの膜張力依存性を説明する仕組みになり得るものとして重要な知見である。
課題Ⅲ:カベオラには膜張力に応じて細胞膜の面積を調節する緩衝作用があることが報告されていたが、その仕組みについては解明されていない。カベオラを構成する2つの重要なタンパク質caveolin1、cavin1に蛍光タンパク質を融合させて培養細胞に発現させ、細胞運動時のカベオラを数と頻度を蛍光顕微鏡及び高速原子間力顕微鏡を用いて定量的にイメージングする実験系を構築した。COS7細胞では、カベオラは30-50nm程度の小さい開口部を持ち、クラスリン被覆ピットよりも長い持続時間(数分オーダー)と小さい拡散係数を持つ。細胞の進行方向に対して後方部位での観察には成功したが、前方部位では成功しておらず、観察条件等の最適化に取り組んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] EMBL(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      EMBL
  • [国際共同研究] University of Madrid(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      University of Madrid
  • [雑誌論文] Modulation of actin-binding and -bundling activities of MISP/Caprice by multiple phosphorylation2021

    • 著者名/発表者名
      Maarof Nur Diyana、Kumeta Masahiro、Yoshimura Shige H.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 561 ページ: 128~135

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.05.041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigating the morphological dynamics of the plasma membrane by high-speed atomic force microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Yiming、Yoshimura Shige H.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 134 ページ: jcs243584

    • DOI

      10.1242/jcs.243584

    • 査読あり
  • [学会発表] Correlative imaging of high-speed atomic force microscopy and fluorescence microscopy revealed asymmetric closing process of endocytosis.2021

    • 著者名/発表者名
      Yiming Yu and Shige H. Yoshimura
    • 学会等名
      EMBO Workshop, Seeing is believing.
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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