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2012 年度 実績報告書

細菌細胞膜における高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の機能解析と応用

研究課題

研究課題/領域番号 24380047
研究機関京都大学

研究代表者

栗原 達夫  京都大学, 化学研究所, 教授 (70243087)

研究分担者 川本 純  京都大学, 化学研究所, 助教 (90511238)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード細胞膜 / 脂質 / タンパク質 / 高度不飽和脂肪酸 / エイコサペンタエン酸 / リン脂質
研究概要

エイコサペンタエン酸(EPA)生産性細菌Shewanella livingstonensis Ac10における細胞分裂関連ABCトランスポーターホモログFtsEXとEPAの相互作用を解析した。野生株とEPA欠損株(ΔEPA)で、eGFPを融合したFtsEを発現させ、細胞内局在性を解析した。その結果、野生株ではFtsEが細胞分裂部位や極に局在するのに対し、ΔEPAではFtsEが細胞全体に螺旋状の構造を形成することが見いだされた。野生株とΔEPAの可溶性画分と膜画分を調製し、ウェスタンブロット解析を行った結果、野生株のFtsEは膜画分から検出されたのに対し、ΔEPAのFtsEは可溶性画分から検出された。一方、FtsXの膜局在性はEPA欠損の影響を受けなかった。これらの結果から、EPAはFtsEの局在性に影響を及ぼすことが示された。EPA含有リン脂質の有無がFtsEの膜結合性に直接影響を及ぼす可能性を調べるため、精製したFtsEを、EPA含有リン脂質を含むリボソームと含まないリポソームとインキュベートし、ショ糖密度勾配遠心法によりFtsEの膜結合性を解析した。その結果、EPA含有リン脂質の有無は、FtsEのリボソーム結合性に直接的には影響しないことが示された。次に、FtsEの膜結合性が、FtsXを介してEPAの影響を受ける可能性を検討するため、ΔEPAでFtsXを高発現させたところ、膜局在性のFtsE量が増加することが見いだされた。以上の結果から、EPA含有リン脂質は内在性膜タンパク質であるFtsXと相互作用することで、そのFtsE結合性に影響を及ぼし、EPA非存在下では、FtsXとFtsEの相互作用が弱まり、それにより細胞分裂不全が生じることが推定された。

現在までの達成度 (区分)
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

EPA含有リン脂質が細胞分裂関連膜タンパク質におよぼす影響については詳細な知見が得られ、当初の計画以上に研究が進展しているが、EPA含有リン脂質の局在性解析などに用いるプローブに関しては改良の余地があることから、おおむね順調に進展していると評価することが妥当と考えられる。

今後の研究の推進方策

EPA含有リン脂質の局在性解析などに用いるプローブの更なる改良と、それらを用いた局在性解析および機能解析を重点的に推進する。特に、天然型EPA含有リン脂質の機能を完全に代替しうるプローブ分子の開発を目指す。

次年度の研究費の使用計画

上述のプローブ分子の合成およびそれらを用いたEPA含有リン脂質の局在性・機能解析に必要な消耗品、および、それらの実験を効率的に実施するための実験補助者への謝金を主な使途とする計画である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] 細菌における高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の生理機能2013

    • 著者名/発表者名
      川本純、栗原達夫
    • 雑誌名

      オレオサイエンス

      巻: 13 ページ: 221-229

  • [雑誌論文] 細菌細胞膜の新しいマイクロドメイン2013

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫、川本純
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 51(印刷中)

  • [雑誌論文] Occurrence of a bacterial membrane microdomain at the cell division site enriched in phospholipids with polyunsaturated hydrocarbon chains2012

    • 著者名/発表者名
      Sato S, Kawamoto J, Sato SB, Watanabe B, Hiratake J, Esaki N, Kurihara T
    • 雑誌名

      J.Biol. Chem.

      巻: 287 ページ: 24113-24121

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.318311

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eicosapentaenoic acid facilitates the folding of an outer membrane protein of the psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102012

    • 著者名/発表者名
      Dai XZ, Kawamoto J, Sato SB, Esaki N, Kurihara T
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys.Res. Commun.

      巻: 425 ページ: 363-367

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2012.07.097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of 1-acyl-sn-glycerol-3-phosphate acyltransferase from a polyunsaturated fatty acid-producing bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102012

    • 著者名/発表者名
      Cho HN, Kasai W, Kawamoto J, Esaki N, Kurihara T
    • 雑誌名

      Trace Nutrients Research

      巻: 29 ページ: 92-99

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional analysis of ail eicosapentaenoic acid biosynthesis protein Orf2 from a psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102012

    • 著者名/発表者名
      Gong C, Kawamoto J, Esaki N, Kurihara T
    • 雑誌名

      Trace Nutrients Research

      巻: 29 ページ: 84-91

    • 査読あり
  • [学会発表] 化学的アプローチによる高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の生理機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      日本薬学会第133年会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2013-03-29
  • [学会発表] 細菌における高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の生合成と機能2013

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 好冷性細菌の低温適応を担う分子基盤 : 細胞膜における高度不飽和脂肪酸の機能2012

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      新化学技術推進協会講演会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-11-29
  • [学会発表] Shewanella livingstonensis Ac10におけるエイコサペンタエン酸の機能2012

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      特殊環境微生物セミナー
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2012-11-22
  • [学会発表] 細菌細胞膜における高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の局在性2012

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      第430回ビタミンB研究協議会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-11-17
  • [学会発表] Function of eicosapentaenoic acid-containing phospholipids in bacterial cell membrane2012

    • 著者名/発表者名
      Kurihara T
    • 学会等名
      Hirschegg Summer School 2012
    • 発表場所
      Hirschegg, Austria
    • 年月日
      2012-09-06
  • [学会発表] 生体膜における高度不飽和脂肪酸含有リン脂質の機能2012

    • 著者名/発表者名
      栗原達夫
    • 学会等名
      京都大学学際融合教育研究推進センター生理化学研究ユニット第2回シンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-06-13

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公開日: 2014-07-16  

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