Organization
Graduate School of Science Associate professor
Graduate School
Graduate School of Science
Undergraduate School
School of Science Department of Biological Science
Title
Associate professor
OBARA Keisuke
Degree 1
-
博士（理学） （ 2004.3 東京大学 ）
Research Interests 3
-
Biomembrane
-
lipid
-
Proteolysis
Research Areas 3
-
Life Science / Molecular biology
-
Life Science / Cell biology
-
Life Science / Functional biochemistry
Current Research Project and SDGs 1
-
Homeostasis of biomembrane
Research History 5
-
Nagoya University Associate professor
2024.4
-
Nagoya University Lecturer
2022.7 - 2024.3
Country：Japan
-
Nagoya University Assistant Professor
2017.7 - 2022.7
Country：Japan
-
Hokkaido University Faculty of Pharmaceutical Sciences Assistant Professor
2008.5 - 2017.6
Country：Japan
-
National Institute for Basic Biology Postdoctoral fellow
2004.4 - 2008.5
Country：Japan
Education 2
-
The University of Tokyo Graduate School, Division of Science
1999.4 - 2004.3
Country： Japan
-
The University of Tokyo Faculty of Science
1995.4 - 1999.3
Country： Japan
Professional Memberships 4
-
Yeast Genetics Society of Japan
-
Japan Society for Cell Biology
-
The Japanease Biochemical Society
-
The Molecular Biology Society of Japan
Awards 1
-
日本細胞生物学会若手最優秀発表賞
2013.6 日本細胞生物学会
Papers 53
-
Obara, K; Yoshikawa, T; Yamaguchi, R; Kuwata, K; Nakatsukasa, K; Nishimura, K; Kamura, T
NATURE COMMUNICATIONS Vol. 13 ( 1 ) 2022.4
-
E3 ligases regulate organelle inheritance in yeast. Invited Reviewed
Obara K, Nishimura K, and Kamura T
Cells Vol. 13 2024.2
-
Targeted protein degradation systems: Controlling protein stability using E3 ubiquitin ligases in eukaryotic species. Invited Reviewed
Ogawa Y, Ueda TP, Obara K, Nishimura K, and Kamura T
Cells Vol. 13 2024.1
-
Development of AlissAID system targeting GFP or mCherry fusion protein. Reviewed
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
PLoS Genetics Vol. 19 ( 6 ) 2023.6
-
Regulator of Awn Elongation 3, an E3 ubiquitin ligase, is responsible for loss of awns during African rice domestication Reviewed International coauthorship
1) Bessho-Uehara K, Masuda K, Wang DR, Angeles-Shim RB, Obara K, Nagai K, Murase R, Aoki S, Furuta T, Miura K, Wu J, Yamagata Y, Yasui H, Kantar MB, Yoshimura A, Kamura T, McCouch SR, and Ashikari M
Proc Natl Acad Sci USA Vol. 120 2023.1
-
Development of AlissAID system targeting GFP or mCherry fusion protein
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
bioRxive 2022.12
-
Breaking the clip for cargo unloading from motor proteins ~its mechanism and significance~ Invited Reviewed International journal
Obara K and Kamura T
Microbial Cell Vol. 9 ( 6 ) page： 133 - 135 2022.5
-
Dot6/Tod6 degradation fine-tunes the repression of ribosome biogenesis under nutrient-limited conditions Reviewed
Kusama K, Suzuki Y, Kurita E, Kawarasaki T, Obara K, Okumura F, Kamura T, and Nakatsukasa K
iScience Vol. 25 ( 3 ) 2022.3
-
Obara, K; Kamura, T
CURRENT GENETICS Vol. 67 ( 2 ) page： 213 - 218 2021.4
-
細胞膜脂質非対称の感知と細胞応答
小原 圭介
アグリバイオ Vol. 57 page： 48 - 50 2021.1
-
Obara, K; Higuchi, M; Ogura, Y; Nishimura, K; Kamura, T
GENES TO CELLS Vol. 25 ( 10 ) page： 651 - 662 2020.10
-
Obara, K; Kotani, T; Nakatogawa, H; Kihara, A; Kamura, T
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 45 ( 1 ) page： 1 - 8 2020
-
Sphingolipids activate the endoplasmic reticulum stress surveillance pathway
Piña, F; Yagisawa, F; Obara, K; Gregerson, JD; Kihara, A; Niwa, M
JOURNAL OF CELL BIOLOGY Vol. 217 ( 2 ) page： 495 - 505 2018.2
-
Ubiquitin ligase SPSB4 diminishes cell repulsive responses mediated by EphB2
Okumura, F; Joo-Okumura, A; Obara, K; Petersen, A; Nishikimi, A; Fukui, Y; Nakatsukasa, K; Kamura, T
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL Vol. 28 ( 24 ) page： 3532 - 3541 2017.11
-
Ghanegolmohammadi, F; Yoshida, M; Ohnuki, S; Sukegawa, Y; Okada, H; Obara, K; Kihara, A; Suzuki, K; Kojima, T; Yachie, N; Hirata, D; Ohya, Y
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL Vol. 28 ( 23 ) page： 3415 - 3427 2017.11
-
Loop 5 region is important for the activity of the long-chain base transporter Rsb1
Makuta, H; Obara, K; Kihara, A
JOURNAL OF BIOCHEMISTRY Vol. 161 ( 2 ) page： 207 - 213 2017.2
-
The Rim101 pathway contributes to ER stress adaptation through sensing the state of plasma membrane
Obara, K; Kihara, A
BIOCHEMICAL JOURNAL Vol. 474 page： 51 - 63 2017.1
-
Loop 5 region is important for the activity of the long-chain base transporter Rsb1. Reviewed
Makuta H, Obara K, and Kihara A
J Biochem Vol. 161 page： 207-213 2017
-
Ubiquitin ligase SPSB4 diminishes cell repulsive responses mediated by EphB2. Reviewed
Okumura F, Joo-Okumura A, Obara K, Petersen A, Nishikimi A, Fukui Y, Nakatsukasa K, Kamura T
Mol Biol Cell Vol. 28 page： 3532-3541 2017
-
Systematic analysis of Ca2+ homoeostasis in Saccharomyces cerevisiae based on chemical-genetic interaction profiles. Reviewed
Ghanegolmohammadi F, Yoshida M, Ohnuki S, Sukegawa Y, Okada H, Obara K, Kihara A, Suzuki K, Kojima T, Yachie N, Hirata D, and Ohya Y
Mol Biol Cell Vol. 28 page： 3415-3427 2017
-
The Rim101 pathway contributes to ER stress adaptation through sensing the state of plasma membrane. Reviewed
Obara K and Kihara A
Biochem J Vol. 474 page： 51-63 2017
-
医学・農学的応用を見据えた細胞膜脂質非対称センサーの分子解剖及びエンジニアリング Reviewed
小原圭介
Vol. 30 page： 137-138 2016
-
Opt2 mediates the exposure of phospholipids during cellular adaptation to altered lipid asymmetry. Reviewed
Yamauchi S, Obara K, Uchibori K, Kamimura A, Azumi K, and Kihara A
J Cell Sci Vol. 128 page： 61-69 2015
-
Mechanism for sensing lipid asymmetry of the plasma membrane and external alkalization. Reviewed
Obara K, Nishino K and Kihara A
Yeast Vol. 32 page： 195 2015
-
The C-terminal cytosolic region of Rim21 senses alterations in plasma membrane lipid composition: Insights into sensing mechanisms for plasma membrane lipid asymmetry. Reviewed
Nishino K, Obara K, and Kihara A
J Biol Chem Vol. 290 page： 30797-30805 2015
-
Rim21 senses alteration in plasma membrane lipid asymmetry and elicits the signal at the plasma membrane in a ubiquitination-dependent manner. Reviewed
Obara K, Nishino K and Kihara A
FEBS J Vol. 281 page： 207 2014
-
Signaling events of the Rim101 pathway occur at the plasma membrane in a ubiquitination-dependent manner. Reviewed
Obara K and Kihara A
Mol Cell Biol Vol. 34 page： 3525-3534 2014
-
Yeast and mammalian autophagosomes exhibit distinct phosphatidylinositol 3-phosphate asymmetries. Reviewed
Cheng J, Fujita A, Yamamoto H, Tatematsu T, Kakuta S, Obara K, Ohsumi Y, and Fujimoto T
Nat Commun Vol. 5 2014
-
Effects on vesicular transport pathways at the late endosome in cells with limited very long-chain fatty acids Reviewed
Obara Keisuke, Kojima Ryo, Kihara Akio
JOURNAL OF LIPID RESEARCH Vol. 54 ( 3 ) page： 831 - 842 2013.3
-
Effects on vesicular transport pathways at the late endosome in cells with limited very long-chain fatty acids. Reviewed
Obara K, Kojima R and Kihara A
J Lipid Res Vol. 54 page： 831-842 2013
-
オートファジーに関わるタンパク質とその役割 Reviewed
小林孝史、小原圭介、大隅良典
ファルマシア Vol. 49 page： 508-512 2013
-
Study on the function of sphingolipids during the starvation response.
Obara K
Report of the Noda Institute for Scientific research Vol. 57 page： 48-50 2013
-
Unperverted synthesis of complex sphingolipids is essential for cell survival under nitrogen starvation. Reviewed
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Genes Cells Vol. 18 page： 650-659 2013
-
オートファゴソーム形成におけるホスファチジルイノシトール３−キナーゼの役割 Invited
小原圭介
生体の科学 Vol. 63 page： 486-487 2012
-
Membrane protein Rim21 plays a central role in sensing ambient pH in Saccharomyces cerevisiae. Reviewed
Obara K, Yamamoto H, and Kihara A
J Biol Chem Vol. 287 page： 38473-38481 2012
-
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy. Reviewed
Klionsky DJ et al.
Autophagy Vol. 8 page： 445-544 2012
-
Involvement of sphingolipids in autophagy in Saccharomyces cerevisiae. Reviewed
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Chem Phys Lipids Vol. 164 page： 34-35 2011
-
Atg14, a key player in orchestrating autophagy. Reviewed
Obara K and Ohsumi Y
Int J Cell Biol 2011
-
PtdIns 3-kinase orchestrates autophagosome formation in yeast. Reviewed
Obara K and Ohsumi Y
J Lipids 2011
-
Sphingolipid synthesis is involved in autophagy in Saccharomyces cerevisiae. Reviewed
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Biochem Biophys Res Commun Vol. 410 page： 786-791 2011
-
PI3K signaling of autophagy is required for starvation tolerance and virulence of Cryptococcus neoformans. Reviewed
Hu G, Hacham M, Waterman SR, Panepinto J, Shin S, Liu X, Gibbons J, Valyi-Nagy T, Obara K, Jaffe HA, Ohsumi Y and Williamson PR
J Clin Invest Vol. 118 page： 1186-1197 2008
-
Dynamics and function of PtdIns(3)P in autophagy. Reviewed
Obara K and Ohsumi Y
Autophagy Vol. 4 page： 952-954 2008
-
The Atg18-Atg2 complex is recruited to autophagic membranes via PtdIns(3)P and exerts an essential function. Reviewed
Obara K, Sekito T, Niimi K and Ohsumi Y
J Biol Chem Vol. 283 page： 23972-23980 2008
-
Transport of phosphatidylinositol 3-phosphate into the vacuole via autophagic membranes in S. cerevisiae. Reviewed
Obara K, Noda T, Niimi K and Ohsumi Y
Genes Cells Vol. 13 page： 537-547 2008
-
Structure of Atg5-Atg16, a complex essential for autophagy. Reviewed
Matsushita M, Suzuki NN, Obara K, Fujioka Y, Ohsumi Y and Inagaki F
J Biol Chem Vol. 282 page： 6763-6772 2007
-
Assortment of phosphatidylinositol 3-kinase complexes - Atg14p directs association of complex I to the pre-autophagosomal structure in S. cerevisiae -. Reviewed
Obara K, Sekito T and Ohsumi Y
Mol Biol Cell Vol. 17 page： 1527-1539 2006
-
Characterization of yeast Atg proteins.
Nakatogawa H, Hanada T, Kamada Y, Obara K and Sekito T
Vol. 51 page： 1457-1463 2006
-
Programmed cell death in xylem differentiation. Invited
Obara K and Fukuda H
Programmed cell death in plants (J. Gray eds.) page： 131-154 2003
-
Plant (Zinnia elegans) vessel elements transdifferentiated from mesophyll cells in vitro. Reviewed
Obara K
Nat Rev Mol Cell Biol Vol. 4 page： 10-11 2003
-
Plant vessel elements trans-differentiated from mesophyll cells in vitro. Reviewed
Obara K
Nat Cell Biol Vol. 5 page： 15 2003
-
The vacuole is a key player of developmentally programmed cell death in plants. Reviewed
Fukuda H, Yamamoto R, Obara K, Kuriyama H, Ito J
Eur J Cell Biol Vol. 82 page： 55-56 2003
-
The use of multiple transcription starts causes the dual targeting of Arabidopsis putative monodehydroascorbate reductase to both mitochondria and chloroplasts. Reviewed
Obara K, Sumi K and Fukuda H
Plant Cell Physiol Vol. 43 page： 697-705 2002
-
Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in Zinnia. Reviewed
Obara K, Kuriyama H and Fukuda H
Plant Physiol Vol. 125 page： 615-626 2001
Presentations 41
-
ミトコンドリアの正常な遺伝と機能に欠かせないアダプタータンパク質Mmr1の選択的分解
小原圭介、吉川拓、山口竜、中務邦夫、西村浩平、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.11.30 日本分子生物学会
-
細胞膜脂質非対称と細胞外物理化学変数の関係
小原圭介、安田有那、嘉村巧
酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会 2022.9.8 酵母遺伝学フォーラム
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小分子抗体を利用した標的タンパク質分解系「AlissAID」システムの開発
小川佳孝、西村浩平、小原圭介、嘉村巧
第46回日本分子生物学会年会 2023.12
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翻訳後修飾および液-液相分離を介した新規細胞壁合成調節機構の発見
加藤黎、小原圭介、小倉佑季、小林恵理花、嘉村巧
第46回日本分子生物学会年会 2023.12
-
Snf1/AMPK依存性糖シグナル経路におけるHxk2のリン酸化機構
野中一輝、深瀬文奈子、小原圭介、西村浩平、嘉村巧
第46回日本分子生物学会年会 2023.12
-
最後の機能未知必須タンパク質Pbr1による膜タンパク質の折り畳み補助
小原圭介
第16回小胞体ストレス研究会 2023.9.30
-
遺伝子工学を用いた脂肪滴形成機構の解明と油脂の増産
小原圭介
第13回リピッド合同コンファレンス 2023.9.28
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出芽酵母を用いた油脂生産の試み
小原圭介、飯嶋大佑、Joya EL Khatib、嘉村巧
酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会 2023.8.31
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分解及び局在に着目した細胞壁合成関連因子Dse3の動態制御機構の解析
加藤黎、小原圭介、嘉村巧
酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会 2023.8.31
-
Some applications of auxin dependent degradation system in eukaryotic species. International conference
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
Chromatin Architecture: Structure and Function 2023.1.24
-
真核生物種におけるオーキシン依存的なタンパク質分解系の利用法
西村浩平、小川佳孝、福原佳乃、小原圭介、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.11.30 日本分子生物学会
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迅速かつ低毒性に標的タンパク質を分解するTPB-ssAIDシステムの開発
小川佳孝、小原圭介、西村浩平、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.12.2 日本分子生物学会
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HECT型E3リガーゼMtn1によるリボソーム生合成の調節機構の解析
永本愛奈、酒井洋二、西村浩平、小原圭介、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.12.1 日本分子生物学会
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出芽酵母短寿命タンパク質Nih1によるグルコース飢餓応答遺伝子の発現調節
野中一輝、小原圭介、西村浩平、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.12.1 日本分子生物学会
-
ヒト培養細胞におけるピルビン酸キナーゼの活性制御機構の解明
福原佳乃、西村浩平、小原圭介、嘉村巧
第45回日本分子生物学会年会 2022.12.1 日本分子生物学会
-
最後の機能未知必須タンパク質による新生膜タンパク質の折り畳み補助
小原圭介
第15回小胞体ストレス研究会 2022.7.30 小胞体ストレス研究会
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アダプタータンパク質Mmr1の選択的分解を介したミトコンドリア遺伝の制御
小原圭介、吉川拓、嘉村巧
酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会 2021.9.1 酵母遺伝学フォーラム
-
アダプタータンパク質Mmr1の分解を介したミトコンドリア遺伝の制御
小原圭介、吉川拓、西村浩平、嘉村巧
第73回日本細胞生物学会大会 2021.7.1 日本細胞生物学会
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転写因子Rim101の迅速な分解からみたストレス応答経路同士の相互作用
小原圭介、樋口舞、嘉村巧
酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会 2020.9
-
脂質非対称性の感知機構から見えてきた細胞膜の新たな役割 Invited
小原 圭介
第72回日本生物工学会大会 2020.9.4
-
細胞膜脂質非対称バイオセンサーの開発
小原圭介、安田有那、嘉村巧
第19回日本蛋白質学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会 2019.6
-
細胞膜脂質非対称センサーが細胞内外のストレスを感知する仕組み Invited
小原圭介
日本遺伝学会第89回大会 2017.9
-
Sensing mechanism of alterations in plasma membrane lipid asymmetry and external alkalization. International conference
Obara K, Nishino K and Kihara A
14th International Congress on Yeasts (ICY14) 2016.11
-
細胞膜脂質非対称センシング機構と細胞応答 Invited
小原圭介、西野佳菜子、内堀健矢、山内佐織、木原章雄
第89回日本生化学会大会 2016.9
-
ユビキチンとESCRT複合体による細胞膜脂質非対称および外界アルカリ化シグナルの伝達
小原圭介、西野佳菜子、木原章雄
第67回日本細胞生物学会大会 2015.6
-
脂質非対称センサーの解剖 Invited
8) 小原圭介
第187回酵母細胞研究会 2014.12.12
-
Identification of the sensor protein detecting lipid asymmetry in the plasma membrane Invited
Obara K, Yamamoto H and Kihara A
第65回日本細胞生物学会大会 2013.6
-
細胞膜脂質非対称センサーの同定
小原圭介、山本林、木原章雄
第65回日本細胞生物学会大会 2013.6
-
小胞輸送における極長鎖脂肪酸の機能解析
小原圭介、小島亮、木原章雄
酵母遺伝学フォーラム第45回研究報告会 2012.9
-
脂質非対称の乱れに対する細胞応答の網羅的解析
小原圭介、山内佐織、神村章子、安住薫、木原章雄
第34回日本分子生物学会年会 2011.12
-
窒素飢餓応答におけるスフィンゴ脂質の役割
山形麻旗、小原圭介、木原章雄
日本薬学会北海道支部例会第134回例会 2010.5.8
-
脂質非対称変化による酵母スフィンゴイド塩基トランスロカーゼ発現誘導の分子機構 Invited
木原章雄、池田未佳、小原圭介、五十嵐靖之
第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会 2008.12
-
オートファジーにおけるPtdIns(3)Pの動態と機能
小原圭介、野田健司、関藤孝之、新實香緒里、大隅良典
酵母遺伝学フォーラム第41回研究報告会 2008.9
-
PtdIns 3-kinaseが演出するオートファゴソーム形成 Invited
小原圭介、関藤孝之、新實香緒里、野田健司、木原章雄、大隅良典
日本生化学会北海道支部第45回例会 2008.8.8
-
管状要素特異的新規ポリガラクツロナーゼの解析
小澤靖子、小原圭介、出村拓、福田裕穂
第46回日本植物生理学会 2005.3
-
イネのモノデヒドロアスコルビン酸還元酵素（MDAR）の択一的スプライシングとオルガネラ二重移行について
小原圭介、福田裕穂
第45回日本植物生理学会 2004.3
-
モノデヒドロアスコルビン酸還元酵素のオルガネラ二重移行機構 Invited
小原圭介、福田裕穂
植物オルガネラワークショップ「植物オルガネラ研究の新局面」 2004.3.26
-
管状要素のプログラム細胞死および分化初期過程でのカルモジュリンの働き
小原圭介、中名生幾子、吉良拡、福田裕穂
日本植物学会第67回大会 2003.9
-
シロイヌナズナのMDAR遺伝子は転写開始点の使い分けによりミトコンドリア（Mt）型、葉緑体型（Cp）酵素を作り分ける
小原圭介、鷲見和良、福田裕穂
第44回日本植物生理学会 2003.3
-
The vacuole is a key player of developmentally programmed cell death in plants. Invited International conference
Fukuda H, Yamamoto R, Obara K, Kuriyama H and Ito J
A joint meeting of the German Society for Cell Biology and the German Society for Developmental Biology 2003.3.27
-
管状要素分化に伴うプログラム細胞死の観察
小原圭介、福田裕穂
第41回日本植物生理学会 2000.3
Works 2
-
生化学辞典第4版
2007 -
植物の生化学・分子生物学
2005
KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 11
-
Grant number：22K06141 2022.4 - 2025.3
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小原 圭介
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4160000 （ Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost：\960000 ）
細胞膜の脂質二重層では内外層で脂質組成や役割が大きく異なる。その様な「脂質非対称」は細胞の生存に必須である。申請者は、脂質非対称の状態をモニターするセンサータンパク質Rim21を出芽酵母で同定した。本研究では、Rim21が脂質非対称の状態をモニターする分子機構の解明を行う。また、申請者はRim21を利用して、生きた細胞で脂質非対称の状態をモニターできる脂質非対称バイオセンサーの開発も行っており、本研究で有用な知見が得られる。本研究の推進により、脂質とタンパク質の相互作用に関する新たなパラダイムが提供できるほか、真菌感染症の予防や治療に寄与する知見が得られると考えられる。
細胞膜の脂質二重層では、内外層間で脂質分子が不均一に分布している。この様な「脂質非対称」は真核生物に共通の性質であり、この維持や調節が大きく破綻すると細胞一つとして生存できない。研究代表者は、過去に脂質非対称の状態変化を感知して適応反応を引き起こす脂質非対称センサータンパク質Rim21を出芽酵母で同定している。本研究では、Rim21が脂質非対称変化を感知し、下流因子にシグナルを出力する分子機構の解明を試みた。
今年度は、脂質非対称センサーモチーフを内包するRim21のC末端細胞質領域（Rim21C）の組換えタンパク質と脂質との相互作用を調べた。その結果、Rim21Cはホスファチジルセリンやホスファチジン酸などの負電荷を有する脂質に親和性を示し、それらの脂質の脱プロトン化を促す効果があるホスファチジルエタノールアミンがその親和性を高めることを見出した。
また、Rim21が発する脂質非対称シグナル伝達にはユビキチンリガーゼであるRsp5によるユビキチン化が必須である。本研究では、そのユビキチン化に関わるRim21の領域やユビキチン化部位などを調査した。その結果、Rim21C内のPxxYモチーフが脂質非対称シグナル伝達に必要であることが明らかになった。PxxYモチーフはRsp5がユビキチン化のターゲットを認識して結合する際にしばしば用いられるモチーフである。Rsp5のターゲットの少なくとも１つがRim21である可能性を示す結果である。一方、Rsp5が脂質非対称シグナル伝達を媒介するのに必要な領域についても調査を開始した。
Rim21Cと脂質との相互作用の解析には、RIm21Cの組換えタンパク質が必要である。しかし、大腸菌を用いたタンパク質発現系では、Rim21C組換えタンパク質はほとんど発現せず、十分な量が確保できなかった。そこで、様々なタンパク質発現系を試し、最終的にコムギ胚芽抽出液を用いたin vitro転写・翻訳系により、ある程度の量を精製することが出来た。しかし、大規模な実験にはまだ十分ではない。この点がネックになり、Rim21Cと脂質との相互作用の解析には遅れが生じている。
一方、Rim21が下流の夫因子にシグナルを出力する仕組みに関しては、Rim21内の重要なモチーフを新たに見出すことが出来た。また、ユビキチン化を担うRsp5のターゲット認識部位の調査も開始した。Rsp5は機能を失うと細胞が致死になる必須タンパク質であるため、生存に必要な機能を保ちながら、脂質非対称シグナルのみを停止することが出来る点変異体が必要であった。その様な株の構築に苦労したが進展を見た。
総合すると、前進した部分もあるものの停滞している部分もあり、やや遅れているとの判断に至った。
引き続き、Rim21Cと脂質の相互作用の解析および下流因子へのシグナル出力機構の解析を行う。
前者については、当面はコムギ胚芽抽出液を用いたin vitro転写・翻訳系を用いてRim21C組換えタンパク質の精製を行いながら、並行してより高収量で精製できるシステムを探索する。十分量の組換えタンパク質を調整できたら、脂質オーバーレイアッセイや人工膜小胞リポソームを用いたpull-dpwnアッセイなどで、脂質との相互作用を調査する。必要に応じて、Rim21C部分に変異を導入した変異組換えタンパク質も精製し、同様にアッセイを行うことで、脂質との相互作用に関わるアミノ酸残基を明らかにしていく。
下流因子へのシグナル出力機構に関しては、今年度に明らかにしたRim21内の重要なモチーフであるPxxYモチーフに変異を導入した株を用いて、シグナル伝達のどの素過程が停止しているかを調べる。これにより、PxxYモチーフが機能する素過程を明らかにする。その他、Rsp5によるユビキチン化のターゲットタンパク質やユビキチン化部位の探索、Rsp5がターゲットを認識する際に用いるドメインの解明などを行う。 -
Sensing mechanism and signal output of plasma membrane lipid asymmetry
Grant number：19K06561 2019.4 - 2023.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Obara Keisuke
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4420000 （ Direct Cost: \3400000 、 Indirect Cost：\1020000 ）
We investigated into the mechanism of lipid asymmetry sensing by the sensor protein Rim21 and how activated Rim21 evokes signal transduction pathway. As a result, we suggested that some charged amino acid residues within and near the "sensor motif" which is located in the C-terminal cytosolic region of Rim21 (Rim21C) play pivotal roles in interaction between the plasma membrane inner leaflet and Rim21C. This is a great progress that may open the door for elucidation of molecular mechanism underlying lipid asymmetry sensing.
We also found that alterations in some physicochemical variants outside the cell, e.g. pH and salt concentration, may affect the state of lipid asymmetry. Of them at least pH elevation and high salt stress, was found to be sensed by Rim21 through alterations in lipid asymmetry. This finding deserves attention in that it sheds light on a novel aspect of the plasma membrane as a sensor structure for physicochemical variants. -
Development of a lipid asymmetry biosensor that dramatically facilitates studies on biomembranes
Grant number：18K19292 2018.6 - 2020.3
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Kamura Takumi
Authorship：Coinvestigator(s)
In this study, we tried to develop a biosensor that can report the state of lipid asymmetry in the plasma membrane. For this purpose, we focused on and utilized a lipid asymmetry sensor protein Rim21 which we previously identified in yeast. As a result, we developed a prototype of lipid asymmetry biosensor that can visualize alterations in lipid asymmetry in living yeast cells. In addition, we conducted a systematic mutagenesis approach of the prototype biosensor, and succeeded in developing a series of improved biosensors with higher S/N ratio.
Using these biosensors, we monitored the state of lipid asymmetry in yeast cells exposed to environmental stresses. Interestingly, the state of lipid symmetry seemed to be altered under alkaline and salt stresses. Cells deleted for RIM21 were hypersensitive to alkaline and salt stresses, suggesting that these environmental stresses are sensed by Rim21 through alterations in the state of lipid asymmetry in the plasma membrane. -
Elucidation of sensing mechanism of lipid asymmetry and establishment of bases for its application
Grant number：16K07288 2016.4 - 2020.3
Obara Keisuke
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4940000 （ Direct Cost: \3800000 、 Indirect Cost：\1140000 ）
In this study, we focused on Rim21, the sensor protein for altered lipid asymmetry in the plasma membrane. We suggested that Rim21 senses alterations in lipid asymmetry through interaction between lipid asymmetry sensor motifs in Rim21 and acidic lipids in the plasma membrane. We also elucidated the function of N-glycosylation of Rim21.
A biosensor that can report the state of lipid asymmetry in living yeast cells was developed in this study. Moreover, we succeeded in improving the S/N ratio of this prototype biosensor by mutagenesis approach.
Rim21 invokes a signal transduction pathway called the Rim101 pathway, and this pathway is a good potential drug target. We revealed that activation of this pathway is regulated by antagonistic action of ubiquitination and deubiquitination. In addition, we elucidated the mechanism and the biological significance of attenuation of the Rim101 pathway. -
乱れた脂質非対称の感知および修繕機構
Grant number：25440038 2013.4 - 2016.3
日本学術振興会 基盤研究(C)
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\5330000 （ Direct Cost: \4100000 、 Indirect Cost：\1230000 ）
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脂質非対称を感知して伝達する分子機構の解明
Grant number：25650059 2013.4 - 2015.3
挑戦的萌芽研究
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid) Grant type：Competitive
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極長鎖脂肪酸産生の分子メカニズムと病態，生理機能の解明
Grant number：23370057 2011.4 - 2014.3
基盤研究(B)
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid) Grant type：Competitive
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脂質非対称センシングの分子機構と細胞応答
Grant number：23770135 2011.4 - 2013.3
日本学術振興会 若手研究(B)
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脂質非対称を感知するセンサーと細胞内シグナルの分子機構の解明
Grant number：23657120 2011.4 - 2013.3
挑戦的萌芽研究
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid) Grant type：Competitive
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脂質分子から迫るオートファゴソーム形成機構の研究
Grant number：21770129 2009.4 - 2011.3
日本学術振興会 若手研究(B)
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\4550000 （ Direct Cost: \3500000 、 Indirect Cost：\1050000 ）
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Phs1ファミリーによるホスファチジルイノシトールの細胞内輸送機構の解明
Grant number：20687008 2008.4 - 2011.3
若手研究(A)
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid) Grant type：Competitive
Teaching Experience (On-campus) 3
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生物科学実験法及び実験VI
2023
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基礎生化学IIIb
2019
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基礎生化学III
2019