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アクチンと膜ナノドメインの協働による炭疽菌毒素の細胞侵入：１分子観察による解明

炭疽毒素通过肌动蛋白和膜纳米结构域之间的合作进入细胞：通过单分子观察进行阐明

基本信息

批准号：
16F16414
负责人：
楠見明弘
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2017-2018)Kyoto University (2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、以下の作業仮説、すなわち、「ラフト親和性受容体では、受容体会合、安定ナノラフト領域形成、アクチン重合の3つの過程が協働的にはたらいて、シグナル変換と受容体の細胞内取込みを起こす」という仮説の成否を検証し、解明を進めることであった。具体的には、『炭疽菌毒素の受容体結合サブユニット（無毒）の細胞内侵入の初期過程』を研究パラダイムとした。毒素の細胞内への取り込みを担うサブユニットProtective Antigen（PA）が、膜貫通型受容体CMG2またはTEM8に結合すると、受容体からの細胞内シグナルが誘起され、毒素が結合した受容体は細胞内に取り込まれる。この過程と分子機構の解明を目指した。特に、PAからPA63が生成し、これが細胞内に取り込まれて感染が起こるので、取り込み機構を重点に検討した。その結果、PA63の会合過程は複雑で、様々な制御機構が働くが、PA63の4量体とそれより大きな会合体には、ガングリオシドのGM1とGM3がコレステロール依存的にリクルートされて来ることが分かった。すなわち、PA63の4量体以上の会合体は、細胞膜上でのラフト形成の核となっていることが分かった。しかし、蛍光標識されたガングリオシドのGM1とGM3がPA会合体と共局在する時間は、それぞれ0.3秒程度と0.1秒程度と過渡的であった。すなわち、ラフトを形成する分子は、常に、外側の細胞膜バルク領域にある分子と交換していることが分かった。この結果は、以下を示唆している。すなわち、ラフト相互作用はGM1とGM3の両者に働くが、それに加えてGM1は、糖鎖の部分でPAかつ／またはPA受容体と直接に分子間相互作用をおこなっている、ということである。一方、この結果は、PA会合体が誘起するラフトは数nmから10nm程度の直径であり、ラフト脂質が高速で出入りする動的ラフトであることを示唆している。

The purpose of this study is to clarify and clarify whether the three processes of affinity receptor formation, receptor fusion, stable domain formation and overlap are coordinated. Specifically,"Anthrax toxin receptor binding"(nontoxic) and the initial process of intracellular invasion "will be studied. The toxin is extracted from the intracellular membrane of the receptor CMG2 and induced by TEM8. The toxin is extracted from the intracellular membrane of the receptor CMG2 and induced by TEM 8. The molecular mechanism of the process is explained. In particular, PA63 is produced in cells, which are targeted for infection, which are targeted for mechanisms. As a result, PA63's convergence process is complex, the control mechanism is different, PA63's four components are different from each other, and the GM1 and GM3 are different from each other. PA63 and PA63 are more than four times the size of the body, cell membrane and nuclear formation. GM1, GM3, PA, etc. are all in the same place. The time is about 0.3 seconds and 0.1 seconds. The molecules in the outer membrane of the cell are exchanged. The results are as follows: GM1, GM3, GM1, GM2, GM3, GM4, GM3, GM4, GM5, GM6, GM7, GM8, GM9, GM9, GM10, G10, GM9, G As a result, PA aggregates are induced to move in and out at high speeds of several nm to 10nm in diameter.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ultrafast single-molecule imaging for understanding signaling at the cell membrane

用于了解细胞膜信号传导的超快单分子成像

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yeyati PL;Schiller R;Mali G;Kasioulis I;Kawamura A;Adams IR;Playfoot C;Gilbert N;van Heyningen V;Wills J;von Kriegsheim A;Finch A;Sakai J;Schofield CJ;Jackson IJ;Mill P.;Akihiro Kusumi
通讯作者：
Akihiro Kusumi

Very transient molecular interactions enable signal transduction: findings by single-molecule tracking

非常短暂的分子相互作用实现信号转导：单分子追踪的发现

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhang Z;Ohto U;Shibata T;Krayukhina E;Taoka M;Yamauchi Y;Tanji H;Isobe T;Uchiyama S;Miyake K;Shimizu T;Akihiro Kusumi
通讯作者：
Akihiro Kusumi

Study of Daam1 interaction with the plasma membrane, stress fibers, and signaling molecules using single-molecule microscopy

使用单分子显微镜研究 Daam1 与质膜、应力纤维和信号分子的相互作用

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
An-An Liu;Yuki M. Shirai;Taka A. Tsunoyama;Nao Hiramoto-Yamaki;Koichiro M. Hirosawa;Akihiro C. E. Shibata;Kenichi Kondo;Atsushi Tsurumune;Fumiyoshi Ishidate;Takahiro K. Fujiwara;and Akihiro Kusumi
通讯作者：
and Akihiro Kusumi

Actin Polymerization Signal Emitted at the Raft Nanodomains of the Clusters of the Anthrax-Toxin-Receptor Complex: a Single-Molecule Study

炭疽毒素受体复合物簇的筏纳米结构域发出的肌动蛋白聚合信号：单分子研究

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Carmean CM and Seino S;An-An Liu
通讯作者：
An-An Liu

Single-molecule tracking detection of very transient signaling molecular complexes.

非常瞬态信号分子复合物的单分子跟踪检测。

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kirkley Andrew G.;Carmean Christopher M.;Ruiz Daniel;Ye Honggang;Regnier Shane M.;Poudel Ananta;Hara Manami;Kamau Wakanene;Johnson Daniel N.;Roberts Austin A.;Parsons Patrick J.;Seino Susumu;Sargis Robert M.;Akihiro Kusumi
通讯作者：
Akihiro Kusumi