オートファジーから拡がる膜界面生物学

研究組織

計画研究

課題名：膜界面における分子光操作と数理的ダイナミクス解析

下林 俊典研究代表者

下林 俊典
京都大学・iPS細胞研究所　准教授
http://shimolab.cira.kyoto-u.ac.jp/

大隅 良典研究分担者

柳川 正隆
京都大学大学院薬学研究科　生体機能解析学分野　准教授
https://molpharm.pharm.kyoto-u.ac.jp/entrance/

研究概要

RNAとタンパク質が液-液相分離(LLPS)を介して、細胞内の膜を持たないコンパートメントを形成し、遺伝子発現やシグナリングなど多様な生命現象を制御していることがわかってきている。一方で、細胞膜と相分離液滴がどのように膜界面において協奏的にふるまい(膜界面分子協奏)、生物学的機能やまたその破綻としての疾患の誘発がどのように発揮されるかについては明らかでない。本研究では、細胞膜及び細胞質オルガネラ膜上でのLLPSを時空間的に自在に操作する新規光技術(Opto-controlled membrane associated condensates: opto-MAC)を開発し、新規光技術を膜界面が介するシグナル伝達系やオートファジーに関連する膜-液滴システムに応用する。さらに、分子光操作、定量解析、数理解析から得られた知見を統合し、膜-液滴間における分子協奏の生理学的・病理学的分子基盤をナノレベルで明らかにすることを目指す。

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Shunsuke F. Shimobayashi, Pierre Ronceray, David W. Sanders, Mikko P. Haataja, and C. P. Brangwynne*. Nucleation landscape of biomolecular condensates, Nature, 2021, 599(7885) 503-506.
  2. Shunsuke F. Shimobayashi, and Yuki Osaki, Universal phase behaviors of intracellular lipid droplets. PNAS, 2019, 116, 25440-25445.
  3. Ming-Tzo Wei, Yi-Che Chang, Shunsuke F. Shimobayashi, Yongdae Shin, Clifford P. Brangwynne*. Nucleated transcriptional condensates amplify gene expression. Nat. Cell Biol. 2020, 22, 1187-1196.

研究分担者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Yoda T, Sako Y, Inoue A*, Yanagawa M*. Four-color single-molecule imaging system for tracking GPCR dynamics with fluorescent HiBiT peptide. Biophysi Physicobiol. 2024, 21, e210020.
  2. Abe M, Yanagawa M, Hiroshima M, Kobayashi T, Sako Y*. Bilateral regulation of EGFR activity and local PI dynamics observed with superresolution microscopy. eLife, 2024, 13, e101652.
  3. Kawakami K#, Yanagawa M#, Hiratsuka S, Yoshida M, Ono Y, Hiroshima M, Ueda M, Aoki J, Sako Y*, Inoue A*. Heterotrimeric Gq proteins act as a switch for GRK5/6 selectivity underlying β-arrestin transducer bias. Nat. Comm., 2022, 13, 487. (#共筆頭著者)

キーワード

Biomolecular condensates, LLPS, Neurodegenerative diseases, Neurons, Active zone, Optogenetics, Numerical simulations, Signaling, STED, Single-molecule imaging

↑