脂質ラフト阻害アッセイ法の開発と阻害剤の探索

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19149
• 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): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 脂質ラフト / FRET / スフィンゴミエリ / 阻害剤

研究実績の概要

細胞膜にはスフィンゴミエリン(SM)とコレステロールに富んだ脂質ラフトと呼ばれる微小領域が存在する。脂質ラフトは、周囲の細胞膜よりも硬い相状態を有し、各種タンパク質が特異的に集積することでシグナル伝達の“足場”として機能していると考えられている。しかし、ラフト形成の生理的意義や重要性については必ずしも明確になっていない。そこで、酵素などのタンパク質の阻害剤と同様に、ラフト形成を阻害する「ラフト阻害剤」を見いだせれば、ラフトの機能や性質を探索する分子プローブとして利用できると考えた。本研究では、「ラフト阻害剤」のアッセイ法の開発とラフト阻害剤の探索を行うことを第一の目的とする。次にこのラフト阻害剤を分子プローブとしてラフト研究に供することで、ラフト形成の生理的意義を明確化する。
すでに我々は、ラフトに集積する蛍光SMを開発した(J.Cell Biol.2017)。さらに、ラフトに存在する蛍光SM同士の間で脂質間蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)が観察されることを見出した(Sci.Rep.2017)。昨年度、この脂質間FRETを利用することで、以下のラフト阻害アッセイ法を構築した。すなわち、ラフト相に集積する蛍光SMと非ラフト相に集積する蛍光脂質をFRETペアとし、ラフト阻害剤によりラフトが解消されることによって両者が近づくと脂質間FRETが増加する。これによりラフト阻害剤の探索が可能となった。
本年度は、このアッセイ法を96穴マイクロプレートリーダーに適用することで、ハイスループット化に成功した。これにより新たなラフト阻害剤候補化合物を見出すことができた。さらに、これまでのアッセイ法開発は人工脂質膜を用いてきたが、ラフトが存在することが知られている赤血球膜を用いたラフト阻害アッセイ法の開発にも成功した。これにより、生体膜を用いたラフト阻害剤探索研究も可能となった。

研究成果

• [国際共同研究] Abo Akademi University(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: Abo Akademi University
• [雑誌論文] The influence of ceramide and its dihydro analog on the physico-chemical properties of sphingomyelin bilayers (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masanao、Tanaka Kaoru、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Chemistry and Physics of Lipids 巻: 226 ページ: 104835～104835
  • DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2019.104835
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Total Synthesis of Amphidinol 3: A General Strategy for Synthesizing Amphidinol Analogues and Structure-Activity Relationship Study (2020)
  • 著者名/発表者名: Wakamiya Yuma、Ebine Makoto、Matsumori Nobuaki、Oishi Tohru
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 ページ: 3472～3478
  • DOI: 10.1021/jacs.9b11789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical diversity and mode of action of natural products targeting lipids in the eukaryotic cell membrane (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Shinichi、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Natural Product Reports 巻: 37 ページ: 677～702
  • DOI: 10.1039/c9np00059c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biophysics at Kyushu University (2020)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Ryo、Annaka Masahiko、Kohda Daisuke、Kubota Hiroyuki、Maeda Yusuke、Matsumori Nobuaki、Mizuno Daisuke、Yoshida Norio
  • 雑誌名: Biophysical Reviews 巻: 12 ページ: 245～247
  • DOI: 10.1007/s12551-020-00643-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of local anesthetic-induced disruption of raft-like ordered membrane domains (2019)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masanao、Chitose Takeshi、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 巻: 1863 ページ: 1381～1389
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2019.06.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cholesterol-Induced Conformational Change in the Sphingomyelin Headgroup (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanashima Shinya、Murakami Kazuhiro、Yura Michihiro、Yano Yo、Umegawa Yuichi、Tsuchikawa Hiroshi、Matsumori Nobuaki、Seo Sangjae、Shinoda Wataru、Murata Michio
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 117 ページ: 307～318
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2019.06.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Amphotericin B-Ergosterol Complex Spans a Lipid Bilayer as a Single-Length Assembly (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tomoya、Umegawa Yuichi、Tsuchikawa Hiroshi、Hanashima Shinya、Matsumori Nobuaki、Funahashi Kosuke、Seo Sangjae、Shinoda Wataru、Murata Michio
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 58 ページ: 5188～5196
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.9b00835
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Perpendicular Orientation of Amphotericin B Methyl Ester in Hydrated Lipid Bilayers Supports the Barrel-Stave Model (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tomoya、Umegawa Yuichi、Yamagami Masaki、Suzuki Taiga、Tsuchikawa Hiroshi、Hanashima Shinya、Matsumori Nobuaki、Murata Michio
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 58 ページ: 2282～2291
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.9b00180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Archaeal Glycolipid S-TGA-1 Is Crucial for Trimer Formation and Photocycle Activity of Bacteriorhodopsin (2019)
  • 著者名/発表者名: Inada Masataka、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 15 ページ: 197～204
  • DOI: 10.1021/acschembio.9b00756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defining raft domains in the plasma membrane (2019)
  • 著者名/発表者名: Kusumi Akihiro、Fujiwara Takahiro K.、Tsunoyama Taka A.、Kasai Rinshi S.、Liu An‐An、Hirosawa Koichiro M.、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki、Komura Naoko、Ando Hiromune、Suzuki Kenichi G. N.
  • 雑誌名: Traffic 巻: 21 ページ: 106～137
  • DOI: 10.1111/tra.12718
  • 査読あり
• [雑誌論文] 天然物のNMR研究-立体化学決定および溶液中と膜中における配座解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松森信明
  • 雑誌名: NMR: Bulletin of the nuclear magnetic resonance society of Japan 巻: 10 ページ: 76-81
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of novel fluorescent analogs of sphingomyelins, ceramide, and hybrid phosphatidylcholines. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Matsufuji, Kana Hirano, Yutaro Tajima, Masanao Kinoshita, and Nobuaki Matsumori
  • 学会等名: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of specific lipid interaction on membrane protein activities revealed by surface plasmon resonance analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Masataka Inada，Masanao Kinoshita，Masayuki Iwamoto, Shigetoshi Oiki, Nobuaki Matsumori
  • 学会等名: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 国際学会
• [学会発表] Local anesthetic molecule dibucaine disrupts raft-like/non-raft-like phase separation formed in artificial membranes (2019)
  • 著者名/発表者名: Masanao Kinoshita Takeshi Chitose and Nobuaki Matsumori
  • 学会等名: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 国際学会
• [学会発表] 膜タンパク質―脂質相互作用解析法の開発：脂質ケミカルバイオロジー創成に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲田壮峰、木下祥尚、松森信明
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第15回年会
• [備考] 九州大学大学院理学研究院化学部門 生体分析化学研究室
  • URL: http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/BioanalChem/index.html