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Unraveling of mechanisms of functional cluster formation of glycolipids and verification of the hierarchical structure by high-resolution single-molecule imaging

通过高分辨率单分子成像揭示糖脂功能簇形成机制并验证分级结构

基本信息

批准号：
21H02424
负责人：
鈴木健一
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、高精度1分子・超解像顕微鏡観察技術に基づき、生細胞膜上で糖脂質は糖鎖間相互作用により、GPIアンカー型タンパク質は細胞外タンパク質間相互作用により、機能性集合体を誘起し、ラフト脂質がそれを安定化するという概念を検証する。さらに、このような複合体自体を集める大きな膜領域（階層構造）が存在するかを検証する。もし、階層構造がある場合は、その形成機構を明らかにすることを目的としている。今まで、糖脂質ガングリオシド蛍光プローブがなかったために、生細胞膜上の糖脂質ガングリオシドの動態研究は皆無であった。しかし、我々は8種のガングリオシド蛍光プローブを開発し、上記課題に挑んだ。昨年度、様々なGPIアンカー型タンパク質の超解像ライブセルイメージングを行った。同種のGPIアンカー型タンパク質ドメイン間の共局在は、タンパク質相互作用がある分子は顕著だったが、タンパク質相互作用のない分子では、稀であった。一方、コレステロール除去後のGPIアンカー型タンパク質やGPIアンカー鎖を非ラフトの貫通型タンパク質に変えたキメラでは、同種分子のドメイン間の共局在が激減していた。さらに膜内層のPSやPI(4,5)P2といった脂質分子の結合タンパク質の超解像ライブセルイメージングを行った。膜内層脂質がアクチン膜骨格に結合時、内層脂質とGPIアンカー型タンパク質ドメインとの共局在強度が大きく増加した。一方、膜貫通型のキメラタンパク質は、内層脂質がアクチンに結合してもしなくても有意に違いが見られなかった。これらの結果は、側方方向のタンパク質相互作用がドメイン同士の共局在を誘起し、脂質相互作用が安定化していることを示唆している。さらに、膜ドメインとアクチン結合した内層脂質のドメイン間の共局在が見られたことは、膜表裏の脂肪酸同士のカップリングによっても、ドメイン形成が安定化されていることを示唆している。

In this study, we demonstrated the concept of induction of functional aggregates and stabilization of lipid complexes based on high-precision 1-molecule ultra-resolution microscopy, interaction between glycopolipid and glycopolipid on living cell membranes, GPI model and extracellular plasma-to-plasma interaction. The existence of a large membrane domain (hierarchical structure) in the complex itself is demonstrated. In the case of hierarchical structure, it is necessary to form an organization. In this paper, the dynamic study of glycolipid concentration on cell membrane was carried out. We have 8 kinds of open space projects, and the above mentioned projects are selected. Last year, the GPI was launched. The same type of GPI can be found in the molecular interaction between the two molecules. The GPI type after the removal of the first molecule is different from the GPI type after the removal of the second molecule. The PS and PI (4,5) P2 in the inner membrane of the membrane are combined with lipid molecules and the super-resolution of lipid molecules is carried out. When the inner layer lipid is combined with the membrane skeleton, the inner layer lipid and the GPI are combined with the membrane skeleton and the strength of the whole system increases. A side, membrane penetration type of lipid, inner layer lipid combination, intentional violation of the law As a result, the side-to-side interaction between lipid and lipid is induced and stabilized. In addition, the membrane structure of the fatty acids in the inner layer of the lipid chain is stable.

项目成果

期刊论文数量（30）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Formation of Supramolecular Nanostructures through in Situ Self‐Assembly and Post‐Assembly Modification of a Biocatalytically Constructed Dipeptide Hydrazide

通过生物催化构建的二肽酰肼的原位自组装和组装后修饰形成超分子纳米结构

DOI：
10.1002/chem.202104421
发表时间：
2022
期刊：
Chemistry A European Journal
影响因子：
0
作者：
Shintani Yuki;Ohtomi Taku;Shibata Aya;Kitamura Yoshiaki;Hirosawa Koichiro M.;Suzuki Kenichi G. N.;Ikeda Masato
通讯作者：
Ikeda Masato

２色同時超解像動画観察によるGPI-アンカー型タンパク質の膜ドメイン形成機構の解明

通过双色同时超分辨率视频观察阐明GPI锚定蛋白的膜域形成机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
川合登偉;笠井倫志;廣澤幸一朗;横田康成;鈴木健一
通讯作者：
鈴木健一

細胞外小胞を介したWnt のシグナル伝達機構の解明

通过细胞外囊泡阐明 Wnt 信号转导机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
笠井倫志;鈴木健一
通讯作者：
鈴木健一

1粒子・超解像動画同時観察による細胞外小胞の動態解明

通过同时观察单粒子和超分辨率视频阐明细胞外囊泡的动力学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nii Takenobu;Konno Katsuhiro;Matsumoto Masaki;Bhukhai Kanit;Borwornpinyo Suparerk;Sakai Kazuhiro;Hongeng Suradej;Sugiyama Daisuke;鈴木健一
通讯作者：
鈴木健一

超解像・1分子可視化解析を用いた細胞外小胞の分類と生細胞での細胞外小胞の取り込み機構の解明

利用超分辨率/单分子可视化分析对细胞外囊泡进行分类并阐明活细胞中细胞外囊泡的摄取机制