膜ダイナミクスを用いた生理応答の可視化と評価系開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02536
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 高木 昌宏 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00183434)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ストレス模倣膜 / 固体秩序相 / ビタミンE / アルツハイマー病 / 膜ダイナミクス / 相分離

研究実績の概要

【背景】ビタミンE（VE）は脂溶性ビタミンとして発見された。VE の最も豊富な形態である α-トコフェロール (Toc) と VE の別の形態である α-トコトリエノール (Toc3) は、同じメチル化状態でクロマン環を共有する。 Toc と Toc3 には、クロマン環に結合した異なる炭化水素側鎖がある。 Toc にはフィチル基があり、Toc3 にはファルネシル基がある。血漿 Toc および Toc3 レベルとアルツハイマー病 (AD) の発症との間に負の相関が報告されているが、いくつかの報告内容は互いに矛盾している。 つまり、Toc と Toc3 がどのように AD を阻害するかは、理解が進んでいない。少なくとも、疎水性ビタミン E (VE) の 2 つの形態、α-トコフェロール (Toc) と α-トコトリエノール (Toc3) は、アルツハイマー病 (AD) に対して有効である背景には、小胞体（ER)ストレス、特に小胞体膜とアミロイドとの相互作用が関与していると考えられる。
【研究内容】小胞体（ER）膜の相分離（固体-秩序/液体-無秩序相分離）を模倣したリポソームを調製し、VEがアミロイド-β（Aβ）とER膜の間の相互作用にどのように影響するかを研究した。Toc は、Toc3 よりも大幅に固体秩序相の形成を阻害できることを明らかにした。 さらに、小胞体ストレス模倣膜へのAβプロトフィブリルの吸着は、Toc3 と比較して Toc によって強く抑制された。したがって、VEはER膜の固体秩序相を不安定化し、その後膜に吸着するAβの量を減らすことにより、ERストレスを緩和できると結論付けた。また、TocはToc3よりも強い効果を発揮した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Endocytosis-Like Vesicle Fission Mediated by a Membrane-Expanding Molecular Machine Enables Virus Encapsulation for In Vivo Delivery (2023)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Uchida, Yunosuke Ryu, Yuichiro Takagi, Ken Yoshizawa, Kotono Suzuki, Yasutaka Anraku, Itsuki Ajioka, Naofumi Shimokawa, Masahiro Takagi, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Teruhiko Matsubara, Toshinori Sato, Yuji Higuchi, Hiroaki Ito, Masamune Morita, and Takahiro Muraoka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 145 ページ: 6210-6220
  • DOI: 10.1021/jacs.2c12348
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppression of Amyloid-β Adsorption on Endoplasmic Reticulum Stress-Mimicking Membranes by α-Tocopherol and α-Tocotrienol (2022)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakatani, Naofumi Shimokawa, Yasuomi Urano, Noriko Noguchi , Masahiro Takagi
  • 雑誌名: J Phys Chem Lett 巻: 13 ページ: 11955-11960
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial Palmitoylation of Proteins Controls the Lipid Domain-Selective Anchoring on Biomembranes and the Raft-Dependent Cellular Internalization (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Uchida, Hiroki Obayashi, Kosuke Minamihata, Rie Wakabayashi, Masahiro Goto, Naofumi Shimokawa, Masahiro Takagi, Noriho Kamiya
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 38 ページ: 9640-9648
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c01205
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Surfactant-induced membrane dynamics and skin irritation (2023)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takagi, Yusuke Nakatani, Naofumi Shimokawa, Yurie Mandai, Gang An, Shuichi Takase,Yoshio Tsujino
  • 学会等名: International Federation of Societies of Cosmetic Chemists
  • 国際学会
• [学会発表] Membrane Dynamics and Its Application to Biotechnology (2022)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TAKAGI
  • 学会等名: The 17th India-Japan Festival BICON 2022-2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 北陸先端科学技術大学院大学 高木研究室ホームページ
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/