2016 Fiscal Year Annual Research Report
P4-ATPase-mediated dynamic ordering of phospholipids in biological membranes
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
16H00764
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
申 惠媛 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (10345598)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体膜 / 脂質二重層 / リン脂質 / フリッパーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体膜の脂質二重層は、その内葉と外葉において脂質組成の非対称性を有し、動的秩序を保持している。生体膜の動的秩序の変化は、アポトーシス、血小板の凝集、筋芽細胞の融合のような生理機能に必須である。本研究では、脂質二重層の時空間的な脂質の組成変化をもたらすP4-ATPase（flippase）に着目し、P4-ATPaseの活性を調節する分子機構を解明し、生理機能とどのようにリンクしているかを明らかにすることを目的とした。ATP11Cは細胞膜に存在し、PSをフリップすることで細胞膜の脂質組成の非対称性を維持している。ATP11Cが、Ca2+シグナルによってPKCが活性化されるとエンドサイトーシスされることで細胞膜から隔離され、細胞膜のPS-フリップ活性が低下することを見出した。そのメカニズムとしてATP11CのC末端が必要であることを明らかにした。さらに、エンドサイトーシスに必須なジロイシン様モチーフを同定し、ATP11CがCa2+依存的なPKCの活性化によってリン酸化されるとジロイシンモチーフとして機能し、エンドサイトーシスされることを明らかにした。ジロイシンモチーフはクラスリンのアダプタータンパク質と結合することが知られている。本研究では、クラスリンのノックダウン実験により、このエンドサイトーシスがクラスリン依存的であることを明らかにした。また、種々のPKCのアイソフォームのノックダウン実験により、ATP11CはPKCαの活性化によってエンドサイトーシスされることが明らかした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画通り実験が進み、ATP11Cのエンドサイトーシスに重要な配列を同定し、その分子メカニズムを明らかにしつつある。一方で、本領域に参加したことによって、異分野との共同研究が可能となり、細胞膜の膜粘度を測定する方法を開発することに成功した。したがって、当初の計画以上の進展があり、フリッパーゼを発現する細胞をもちいて細胞膜の粘度を測定し、リン脂質フリップ活性による細胞膜性質の変化を生物物理学的手法で測定し評価できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ATP11Cのエンドサイトーシスに必須な配列を決定した。この配列だけで必要十分であるかを検討するとともに、細胞膜のホスファチジルセリンフリップ活性を測定し、ATP11Cのエンドサイトーシスによる細胞膜のホスファチジルセリンフリップ活性の関連を検討する。さらに、生細胞における一時的なPSの露出を検討し、ATP11Cのエンドサイトーシスとの関連を調べる。また、ATP11Cの結合タンパク質の探索を行う。次に、生理的条件下でもATP11Cのエンドサイトーシスによる活性制御が行われるかどうかを検討する。さらに、領域内の共同研究によって開発した粘度測定方法を用いてP4-ATPase発現による細胞膜の性質変化を調べていく。
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[Journal Article] The phospholipid flippase ATP9A is required for recycling pathway from endosomes to the plasma membrane.2016
Author(s)
Tanaka, Y., Ono, N., Shima, T., Tanaka, G., Katoh, Y., Nakayama, K., Takatsu, H., and *Shin, H.-W.
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Journal Title
Molecular Biology of the Cell
Volume: 27
Pages: 3883
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Alteration of transbilayer phospholipid compositions is involved in cell adhesion, cell spreading, and focal adhesion formation.2016
Author(s)
5.Miyano, R., Matsumoto, T., Takatsu, H., Nakayama, K., and *Shin, H.-W.
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Journal Title
FEBS Letters
Volume: 590
Pages: 2138
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Class I Arfs (Arf1 and Arf3) and Arf6 are localized to the Flemming body and play important roles in cytokinesis.2016
Author(s)
Hanai, A., Ohgi, M., Yagi, C., Ueda, T., Shin, H.-W., and Nakayama, K.
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Journal Title
Journal of Biochemistry
Volume: 159
Pages: 201
DOI
Peer Reviewed
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