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2012 年度 実績報告書

脂質輸送に関与するABC蛋白質の生理的基質と機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20228001
研究機関京都大学

研究代表者

植田 和光  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (10151789)

研究分担者 赤津 裕康  医療法人さわらび会福祉村病院, 長寿医学研究所, 副所長 (00399734)
戸田 好信  天理医療大学, 医療学部, 准教授 (10444465)
研究期間 (年度) 2008-05-12 – 2013-03-31
キーワードABC蛋白質 / 動脈硬化 / アルツハイマー病 / コレステロール / 膜タンパク質 / 神経疾患 / 生活習慣病 / 1分子イメージング
研究概要

本研究は、脂質輸送型ABC蛋白質の生理的基質および作用機構を解明することを目的として行った。その結果、善玉コレステロール(HDL)形成の鍵を握るABCA1に関して、ABCA1の細胞外ドメインがATP加水分解にともなって構造変化をすること(JLR 2012)、構造変化によって血中の脂質アクセプターであるapoA-Iに対する結合部位が形成されること、ABCA1とapoA-Iの結合の第1段階が静電相互作用であることを明らかにした(BBA 2012)。
次に、ABCA1の細胞膜上での動きを、蛍光全反射顕微鏡を用いて1分子レベルで観察し、不活性なABCA1が自由拡散運動するのに対し、野生型ABCA1の多くは細胞膜上で動かないこと、apoA-Iが結合するとABCA1は自由拡散を開始すること、静止した野生型ABCA1が二量体であることを明らかにし、新規HDL形成機構を提唱した(PNAS, 2013)。
うつ病との関連が示唆されているABCA13の一塩基多型の機能への影響を明らかにし (BBB 2012)、ABCA1とABCG1の脳における重要な機能の一つがオキシステロール輸送であることを明らかにした(J. Neurochem 2013)。また、ヒトABCG1を精製し、輸送基質がスフィンゴミエリンとコレステロールであることを明らかにした(JLR 2013)。
ABCA1の阻害剤の探索に成功し(BBA 2013a)、阻害剤の作用機構の比較および精製蛋白質の生化学的な比較によって、脂質輸送型ABC蛋白質と薬剤輸送型ABC蛋白質が共通のメカニズムで機能していることを明らかにした(BBA 2013b)。さらに、真核単細胞生物のABC蛋白質の結晶化によって、世界最高の分解能での構造解析に成功した。これによってABC蛋白質の基質認識・輸送機構を分子レベルでの解明が可能になった(投稿準備中)。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] ABCA1 dimer-monomer interconversion during HDL generation revealed by single-molecule imaging.2013

    • 著者名/発表者名
      Nagata, K., O., Nakada, C.,, Kasai, R. S.,Kusumi, A. and Ueda, K.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 110 ページ: 5034-5039

    • DOI

      doi:10.1073/pnas.1220703110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ATPase activity of human ABCG1 is stimulated by cholesterol and sphingomyelin.2013

    • 著者名/発表者名
      Hirayama, H., Kimura, Y., Kioka, N., Matsuo,M. and Ueda, K.
    • 雑誌名

      J. Lipid Res.

      巻: 54 ページ: 496-502

    • DOI

      doi:10.1194/jlr.M033209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ATPase activity of nucleotide binding domains of human MDR3 in the context of MDR12013

    • 著者名/発表者名
      Ishigami, M.. Tominaga, Y., Nagao, K., Kimura, Y., Matsuo, M., Kioka, N. and Ueda, K
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta-MCBL

      巻: 1831 ページ: 683-690

    • DOI

      doi:10.1016/j.bbalip.2012.12.016oi:10.1016/j.bbalip.2012.12.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclosporine A and PSC833 inhibit ABCA1 function via direct binding.2013

    • 著者名/発表者名
      Nagao, K., Maeda, M., Manucat, M. B., and Ueda, K.
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta-MCBL

      巻: 1831 ページ: 398-406

    • DOI

      doi:10.1016/j.bbalip.2012.11.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 24(S)-hydroxycholesterol is actively eliminated from neuronal cells by ABCA12013

    • 著者名/発表者名
      Matsuda, A
    • 雑誌名

      J Neurochem

      巻: 未定 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/jnc.12275

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct evidence that the N-terminal extensions of the TAP complex act as autonomous interaction scaffolds for the assembly of the MHC I peptide-loading complex.2012

    • 著者名/発表者名
      Hulpke, S, Tomioka, M, Kremmer, E, Ueda, K, Abele, R, Tampe, R
    • 雑誌名

      Cell Mol Life Sci.

      巻: 69 ページ: 317-3327

    • DOI

      doi:10.1007/s00018-012-1005-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Effect of Neurological Disorder-Related Codon Variations of ABCA13 on the Function of ABC Protein.2012

    • 著者名/発表者名
      Tomioka, M.
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 76 ページ: 2289-2293

    • DOI

      10.1007/s00018-012-1005-6

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanismof the generation of HDL, membrane meso particles, by ABCA12013

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      The 14th International Membrane Research Forum
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20130315-20130317
    • 招待講演
  • [学会発表] 動脈硬化予防の鍵を握るABCA12012

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of ABCA1-mediated HDL formation2012

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      5th SFB symposium: Transmembrane Transporters in Health and Disease
    • 発表場所
      ウイーン大学(オーストリア)
    • 年月日
      20120924-20120925
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystal structure of a MDR1-type ABC protein2012

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会シンポジウム
    • 発表場所
      ホテルロイトン札幌
    • 年月日
      20120919-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of cholesterol efflux by ABCA12012

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      FASEB Meeting: New Frontiers in Transport ATPases
    • 発表場所
      コロラド(アメリカ)
    • 年月日
      20120603-20120608
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of function and regulation of ABCA1 in HDL formation2012

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      CLS (Peking Univ)-iCeMS (Kyoto Univ) Joint symposium
    • 発表場所
      北京大学(中国)
    • 年月日
      20120420-20120422
    • 招待講演
  • [学会発表] 健康をまもるトランスポーター”ABC 蛋白質”

    • 著者名/発表者名
      植田和光
    • 学会等名
      岐阜大学創立63周年記念講演会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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