所属
大学院理学研究科 理学専攻 生命理学 講師
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 生命理学科
職名
講師
オバラ ケイスケ
小原 圭介
OBARA Keisuke
学位 1
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博士（理学） （ 2004年3月 東京大学 ）
研究キーワード 3
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生体膜
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脂質
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タンパク質分解
研究分野 3
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ライフサイエンス / 分子生物学
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ライフサイエンス / 細胞生物学
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ライフサイエンス / 機能生物化学
現在の研究課題とSDGs 1
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生体膜の恒常性維持機構の研究
経歴 2
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北海道大学 大学院薬学研究院 助教
2008年5月 - 2017年6月
国名：日本国
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基礎生物学研究所 博士研究員
2004年4月 - 2008年5月
国名：日本国
学歴 2
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東京大学 理学系研究科 生物科学専攻
1999年4月 - 2004年3月
国名： 日本国
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東京大学 理学部 生物学科
1995年4月 - 1999年3月
国名： 日本国
所属学協会 4
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日本分子生物学会
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酵母遺伝学フォーラム
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日本細胞生物学会
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日本生化学会
受賞 1
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日本細胞生物学会若手最優秀発表賞
2013年6月 日本細胞生物学会
論文 51
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Proteolysis of adaptor protein Mmr1 during budding is necessary for mitochondrial homeostasis in Saccharomyces cerevisiae 査読有り
Obara Keisuke, Yoshikawa Taku, Yamaguchi Ryu, Kuwata Keiko, Nakatsukasa Kunio, Nishimura Kohei, Kamura Takumi
NATURE COMMUNICATIONS 13 巻 ( 1 ) 2022年4月
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Development of AlissAID system targeting GFP or mCherry fusion protein. 査読有り
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
PLoS Genetics 19 巻 ( 6 ) 2023年6月
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Regulator of Awn Elongation 3, an E3 ubiquitin ligase, is responsible for loss of awns during African rice domestication 査読有り 国際共著
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 120 巻 2023年1月
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Development of AlissAID system targeting GFP or mCherry fusion protein
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
bioRxive 2022年12月
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Breaking the clip for cargo unloading from motor proteins ~its mechanism and significance~ 招待有り 査読有り 国際誌
Obara K and Kamura T
Microbial Cell 9 巻 ( 6 ) 頁： 133 - 135 2022年5月
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Dot6/Tod6 degradation fine-tunes the repression of ribosome biogenesis under nutrient-limited conditions 査読有り
Kusama K, Suzuki Y, Kurita E, Kawarasaki T, Obara K, Okumura F, Kamura T, and Nakatsukasa K
iScience 25 巻 ( 3 ) 2022年3月
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The Rim101 pathway mediates adaptation to external alkalization and altered lipid asymmetry: hypothesis describing the detection of distinct stresses by the Rim21 sensor protein (vol
Obara Keisuke, Kamura Takumi
CURRENT GENETICS 67 巻 ( 2 ) 頁： 219 - 219 2021年4月
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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 57 巻 頁： 48 - 50 2021年1月
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Rapid turnover of transcription factor Rim101 confirms a flexible adaptation mechanism against environmental stress inSaccharomyces cerevisiae 査読有り
Obara Keisuke, Higuchi Mai, Ogura Yuki, Nishimura Kohei, Kamura Takumi
GENES TO CELLS 25 巻 ( 10 ) 頁： 651 - 662 2020年10月
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N-glycosylation of Rim21 at an Unconventional Site Fine-tunes Its Behavior in the Plasma Membrane 査読有り
Obara Keisuke, Kotani Tetsuya, Nakatogawa Hitoshi, Kihara Akio, Kamura Takumi
CELL STRUCTURE AND FUNCTION 45 巻 ( 1 ) 頁： 1 - 8 2020年
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Sphingolipids activate the endoplasmic reticulum stress surveillance pathway
Pina Francisco, Yagisawa Fumi, Obara Keisuke, Gregerson J. D., Kihara Akio, Niwa Maho
JOURNAL OF CELL BIOLOGY 217 巻 ( 2 ) 頁： 495 - 505 2018年2月
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Ubiquitin ligase SPSB4 diminishes cell repulsive responses mediated by EphB2
Okumura Fumihiko, Joo-Okumura Akiko, Obara Keisuke, Petersen Alexander, Nishikimi Akihiko, Fukui Yoshinori, Nakatsukasa Kunio, Kamura Takumi
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 28 巻 ( 24 ) 頁： 3532 - 3541 2017年11月
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Systematic analysis of Ca2+ homeostasis in Saccharomyces cerevisiae based on chemical-genetic interaction profiles
Ghanegolmohammadi Farzan, Yoshida Mitsunori, Ohnuki Shinsuke, Sukegawa Yuko, Okada Hiroki, Obara Keisuke, Kihara Akio, Suzuki Kuninori, Kojima Tetsuya, Yachie Nozomu, Hirata Dai, Ohya Yoshikazu
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 28 巻 ( 23 ) 頁： 3415 - 3427 2017年11月
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Loop 5 region is important for the activity of the long-chain base transporter Rsb1
Makuta Hiroshi, Obara Keisuke, Kihara Akio
JOURNAL OF BIOCHEMISTRY 161 巻 ( 2 ) 頁： 207 - 213 2017年2月
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The Rim101 pathway contributes to ER stress adaptation through sensing the state of plasma membrane
Obara Keisuke, Kihara Akio
BIOCHEMICAL JOURNAL 474 巻 頁： 51 - 63 2017年1月
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Loop 5 region is important for the activity of the long-chain base transporter Rsb1. 査読有り
Makuta H, Obara K, and Kihara A
J Biochem 161 巻 頁： 207-213 2017年
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Ubiquitin ligase SPSB4 diminishes cell repulsive responses mediated by EphB2. 査読有り
Okumura F, Joo-Okumura A, Obara K, Petersen A, Nishikimi A, Fukui Y, Nakatsukasa K, Kamura T
Mol Biol Cell 28 巻 頁： 3532-3541 2017年
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Systematic analysis of Ca2+ homoeostasis in Saccharomyces cerevisiae based on chemical-genetic interaction profiles. 査読有り
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 28 巻 頁： 3415-3427 2017年
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The Rim101 pathway contributes to ER stress adaptation through sensing the state of plasma membrane. 査読有り
Obara K and Kihara A
Biochem J 474 巻 頁： 51-63 2017年
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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 査読有り
小原圭介
30 巻 頁： 137-138 2016年
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Opt2 mediates the exposure of phospholipids during cellular adaptation to altered lipid asymmetry. 査読有り
Yamauchi S, Obara K, Uchibori K, Kamimura A, Azumi K, and Kihara A
J Cell Sci 128 巻 頁： 61-69 2015年
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Mechanism for sensing lipid asymmetry of the plasma membrane and external alkalization. 査読有り
Obara K, Nishino K and Kihara A
Yeast 32 巻 頁： 195 2015年
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The C-terminal cytosolic region of Rim21 senses alterations in plasma membrane lipid composition: Insights into sensing mechanisms for plasma membrane lipid asymmetry. 査読有り
Nishino K, Obara K, and Kihara A
J Biol Chem 290 巻 頁： 30797-30805 2015年
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Rim21 senses alteration in plasma membrane lipid asymmetry and elicits the signal at the plasma membrane in a ubiquitination-dependent manner. 査読有り
Obara K, Nishino K and Kihara A
FEBS J 281 巻 頁： 207 2014年
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Yeast and mammalian autophagosomes exhibit distinct phosphatidylinositol 3-phosphate asymmetries. 査読有り
Cheng J, Fujita A, Yamamoto H, Tatematsu T, Kakuta S, Obara K, Ohsumi Y, and Fujimoto T
Nat Commun 5 巻 2014年
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Signaling events of the Rim101 pathway occur at the plasma membrane in a ubiquitination-dependent manner. 査読有り
Obara K and Kihara A
Mol Cell Biol 34 巻 頁： 3525-3534 2014年
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Effects on vesicular transport pathways at the late endosome in cells with limited very long-chain fatty acids 査読有り
Obara Keisuke, Kojima Ryo, Kihara Akio
JOURNAL OF LIPID RESEARCH 54 巻 ( 3 ) 頁： 831 - 842 2013年3月
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Effects on vesicular transport pathways at the late endosome in cells with limited very long-chain fatty acids. 査読有り
Obara K, Kojima R and Kihara A
J Lipid Res 54 巻 頁： 831-842 2013年
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オートファジーに関わるタンパク質とその役割 査読有り
小林孝史、小原圭介、大隅良典
ファルマシア 49 巻 頁： 508-512 2013年
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Study on the function of sphingolipids during the starvation response.
Obara K
Report of the Noda Institute for Scientific research 57 巻 頁： 48-50 2013年
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Unperverted synthesis of complex sphingolipids is essential for cell survival under nitrogen starvation. 査読有り
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Genes Cells 18 巻 頁： 650-659 2013年
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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 招待有り
小原圭介
生体の科学 63 巻 頁： 486-487 2012年
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Membrane protein Rim21 plays a central role in sensing ambient pH in Saccharomyces cerevisiae. 査読有り
Obara K, Yamamoto H, and Kihara A
J Biol Chem 287 巻 頁： 38473-38481 2012年
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Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy. 査読有り
Klionsky DJ et al.
Autophagy 8 巻 頁： 445-544 2012年
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Sphingolipid synthesis is involved in autophagy in Saccharomyces cerevisiae. 査読有り
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Biochem Biophys Res Commun 410 巻 頁： 786-791 2011年
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Atg14, a key player in orchestrating autophagy. 査読有り
Obara K and Ohsumi Y
Int J Cell Biol 2011年
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PtdIns 3-kinase orchestrates autophagosome formation in yeast. 査読有り
Obara K and Ohsumi Y
J Lipids 2011年
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Involvement of sphingolipids in autophagy in Saccharomyces cerevisiae. 査読有り
Yamagata M, Obara K and Kihara A
Chem Phys Lipids 164 巻 頁： 34-35 2011年
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Dynamics and function of PtdIns(3)P in autophagy. 査読有り
Obara K and Ohsumi Y
Autophagy 4 巻 頁： 952-954 2008年
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The Atg18-Atg2 complex is recruited to autophagic membranes via PtdIns(3)P and exerts an essential function. 査読有り
Obara K, Sekito T, Niimi K and Ohsumi Y
J Biol Chem 283 巻 頁： 23972-23980 2008年
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Transport of phosphatidylinositol 3-phosphate into the vacuole via autophagic membranes in S. cerevisiae. 査読有り
Obara K, Noda T, Niimi K and Ohsumi Y
Genes Cells 13 巻 頁： 537-547 2008年
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PI3K signaling of autophagy is required for starvation tolerance and virulence of Cryptococcus neoformans. 査読有り
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 118 巻 頁： 1186-1197 2008年
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Structure of Atg5-Atg16, a complex essential for autophagy. 査読有り
Matsushita M, Suzuki NN, Obara K, Fujioka Y, Ohsumi Y and Inagaki F
J Biol Chem 282 巻 頁： 6763-6772 2007年
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Assortment of phosphatidylinositol 3-kinase complexes - Atg14p directs association of complex I to the pre-autophagosomal structure in S. cerevisiae -. 査読有り
Obara K, Sekito T and Ohsumi Y
Mol Biol Cell 17 巻 頁： 1527-1539 2006年
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Characterization of yeast Atg proteins.
Nakatogawa H, Hanada T, Kamada Y, Obara K and Sekito T
51 巻 頁： 1457-1463 2006年
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Programmed cell death in xylem differentiation. 招待有り
Obara K and Fukuda H
Programmed cell death in plants (J. Gray eds.) 頁： 131-154 2003年
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Plant (Zinnia elegans) vessel elements transdifferentiated from mesophyll cells in vitro. 査読有り
Obara K
Nat Rev Mol Cell Biol 4 巻 頁： 10-11 2003年
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Plant vessel elements trans-differentiated from mesophyll cells in vitro. 査読有り
Obara K
Nat Cell Biol 5 巻 頁： 15 2003年
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The vacuole is a key player of developmentally programmed cell death in plants. 査読有り
Fukuda H, Yamamoto R, Obara K, Kuriyama H, Ito J
Eur J Cell Biol 82 巻 頁： 55-56 2003年
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The use of multiple transcription starts causes the dual targeting of Arabidopsis putative monodehydroascorbate reductase to both mitochondria and chloroplasts. 査読有り
Obara K, Sumi K and Fukuda H
Plant Cell Physiol 43 巻 頁： 697-705 2002年
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Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in Zinnia. 査読有り
Obara K, Kuriyama H and Fukuda H
Plant Physiol 125 巻 頁： 615-626 2001年
講演・口頭発表等 34
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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年11月30日 日本分子生物学会
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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年9月8日 酵母遺伝学フォーラム
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Some applications of auxin dependent degradation system in eukaryotic species. 国際会議
Ogawa Y, Nishimura K, Obara K, Kamura T
Chromatin Architecture: Structure and Function 2023年1月24日
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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年11月30日 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年12月2日 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年12月1日 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年12月1日 日本分子生物学会
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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年12月1日 日本分子生物学会
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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年7月30日 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年9月1日 酵母遺伝学フォーラム
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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年7月1日 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年9月
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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 招待有り
小原 圭介
第72回日本生物工学会大会 2020年9月4日
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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年6月
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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 招待有り
小原圭介
日本遺伝学会第89回大会 2017年9月
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Sensing mechanism of alterations in plasma membrane lipid asymmetry and external alkalization. 国際会議
Obara K, Nishino K and Kihara A
14th International Congress on Yeasts (ICY14) 2016年11月
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細胞膜脂質非対称センシング機構と細胞応答 招待有り
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年9月
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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年6月
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脂質非対称センサーの解剖 招待有り
8) 小原圭介
第187回酵母細胞研究会 2014年12月12日
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Identification of the sensor protein detecting lipid asymmetry in the plasma membrane 招待有り
Obara K, Yamamoto H and Kihara A
第65回日本細胞生物学会大会 2013年6月
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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年6月
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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年9月
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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年12月
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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年5月8日
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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 招待有り
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年12月
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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年9月
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PtdIns 3-kinaseが演出するオートファゴソーム形成 招待有り
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年8月8日
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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年3月
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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年3月
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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 招待有り
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年3月26日
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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年9月
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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年3月
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The vacuole is a key player of developmentally programmed cell death in plants. 招待有り 国際会議
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年3月27日
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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年3月
Works（作品等） 2
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生化学辞典第4版
2007年 -
植物の生化学・分子生物学
2005年
科研費 11
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研究課題/研究課題番号：22K06141 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小原 圭介
担当区分：研究代表者
配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）
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研究課題/研究課題番号：19K06561 2019年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小原 圭介
担当区分：研究代表者
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
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の維持や適切な調節は細胞の生存に必須である。申請者は、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を同定し、そのシグナル伝達過程および細胞応答を解明してきた。残された最大の課題は、Rim21が脂質非対称の状態を感知してシグナルを発火する分子機構であり、本研究でその解明を行う。本研究の進展により、タンパク質ー生体膜相互作用の新たなパラダイムを提供できる。また、Rim21は真菌感染症の創薬標的として格好の性質を備えており、真菌感染症の予防・治療に寄与する知見も期待できる。
細胞膜を構成する脂質二重層では、その内層（細胞質側）と外層（細胞外側）で脂質組成や役割が大きく異なっている。その様な「脂質非対称」は真核生物に共通の性質であり、その維持や適切な調節は細胞の生存に必須である。本研究では、真核生物のモデルとして出芽酵母を用いて、細胞が脂質非対称の状態をモニターし、その変化や乱れに応じて適応反応シグナルを発して伝達する仕組みの解明を目指す。特に、脂質非対称センサータンパク質であるRim21が脂質非対称の状態を感知する仕組み、Rim21が脂質非対称シグナルを発して下流因子がそれを伝達する仕組みに焦点を当てている。
今年度は、Rim21が脂質非対称の状態を感知する際に鍵となる、細胞膜との相互作用、について進展があった。細胞膜上の多重膜貫通タンパク質であるRim21は、C末端側に柔軟性の高い細胞質テール領域（Rim21C）を有しており、このRim21Cを触角のように用いて脂質非対称の状態をモニターすると考えられている。そのセンサーモチーフも同定されているが、今年度はその近傍にある保存されたモチーフに変異を導入したところ、細胞膜への結合がより強まることを強く示唆する結果を得た。脂質非対称感知機構の解明に対してヒントとなる情報である。
また、Rim21が発するシグナルはRim101経路と呼ばれるシグナル伝達経路によって伝達される。今年度は、幾つかの細胞外ストレスに細胞を暴露し、Rim101経路の活性化を調べた。すると、カドミウムストレス下はRim101経路が不活性化されること、その不活性化はカドミウムストレスに対する応答で極めて重要であることを発見した。Rim101経路が、他のストレスへの適応に応じて柔軟にON/OFFされる必要があることを示しており、Rim101経路の活性化・不活性化機構に関して新たな視点が得られたと言えよう。
Rim21は柔軟性の高いC末端細胞質領域（Rim21C）を触角のように用いて脂質非対称の状態をモニターすると考えられている。その触角部分が細胞膜に結合する際には、センサーモチーフの塩基性アミノ酸が重要であることが明らかになっている。今年度は、その近傍にも調査対象を広げた。その結果、近傍の保存されたモチーフに変異を導入するとRim21Cと細胞質の結合が強まることを強く示唆する結果を得た。Rim21Cは、脂質非対称の変化を感知すると細胞膜表面から解離し、それがシグナルの出力に繋がると予想されているため、Rim21Cと細胞膜の結合や解離は脂質非対称感知機構の本質となる重要な要素であろう。Rim21Cと細胞膜の相互作用に影響を与える新たなモチーフが見つかったことは、脂質非対称感知機構の解明に近づく一歩であり、順調に研究が進展していると考えられる。
Rim21はRim101経路と呼ばれるシグナル伝達経路を活性化して、脂質非対称変化に対する適応反応を引き起こす。興味深いことにRim101経路は、細胞外のpHが上昇（アルカリ化）した際にも活性化する。そこで、幾つかの細胞外環境変化に細胞をさらしたところ、カドミウムストレス下でRim101経路が不活性化すること、またその不活性化はカドミウムストレスに適応する上で極めて重要であることを発見した。つまり、Rim101経路が他のストレスとの相性により、適切に活性化・不活性化される必要があることを示している。Rim101経路は、病原性真菌類が宿主内で増殖して病原性を発揮するのに必須であるため、その活性化・不活性化機構の解明は真菌感染症の予防、治療に大きく寄与する。その意味でも、重要な知見が得られたといえ、順調に研究が進行していると判断できる。
今後は、引き続き脂質非対称の感知機構とシグナルの出力機構の解明を目指す。今年度は、Rim21Cと細胞膜の相互作用に関わるモチーフを新たに明らかにしたが、そのモチーフについてより詳細な解析を行う予定である。具体的には、当該変異を導入したRim21C部分を切り出してGFPに融合したタンパク質を細胞に発現し、細胞膜への結合と解離の挙動をモニターする（野生型配列のRim21Cでは、その様な解析が可能であることは既に示している）。このことにより、Rim21Cと細胞膜の相互作用の強度が脂質非対称の感知にどの様な影響を与えるかを推測できる。また、当該変異Rim21Cの組換えタンパク質を作製し、in vitroで脂質との相互作用を解析する。これらを通して、Rim21がRim21C部分を用いて脂質非対称の状態を感知する仕組みを明らかにする。
シグナル伝達の出力やON/OFFの仕組みについても研究を進める。前年度にRim101経路の活性化が、ユビキチン化と脱ユビキチン化の拮抗作用によって調節されていることを見出した。また今年度は、カドミウムストレスなど他のストレスとの相性によってもその活性化・不活性化が調節されることを見出した。これらの発見について、その分子機構をより深く研究していく予定である。Rim101経路の活性化や不活性化機構の解明は、真菌感染症の創薬に大きく貢献できる可能性が高く、将来的な応用も視野に入れ、研究を展開していく。 -
生体膜研究を飛躍的に加速する脂質非対称バイオセンサーの開発
研究課題/研究課題番号：18K19292 2018年6月 - 2020年3月
挑戦的研究(萌芽)
嘉村 巧
担当区分：研究分担者
本研究では細胞膜脂質二重層における脂質分子の非対称分布（脂質非対称）の状態を生きた細胞でモニターできる脂質非対称バイオセンサーの開発を試みた。その結果、生きた酵母細胞で脂質非対称の状態変化をモニター可能なバイオセンサーの雛形の作製に成功した。さらに、その雛形に対する系統的な変異導入を行い、脂質非対称の変化をより高いS/N比で明瞭に検出できる改良版バイオセンサーも作製した。
これらのバイオセンサーを用いて、様々な環境ストレス下で培養した酵母細胞をモニターしたところ、幾つかの環境ストレスが脂質非対称の状態変化を通してRim21に感知されていることが示唆された。
本研究で開発した脂質非対称バイオセンサーは遺伝子にコードされているため、増幅、保存、輸送などが簡便である。国内外の研究者のリクエストに応じることで、生体膜研究の分野に大きく貢献できる。
また、本研究では細胞外のpHや塩濃度などの物理化学変数の幾つかが、脂質非対称など細胞膜の物理化学的状態に変化をもたらし、その変化を細胞膜に存在するセンサータンパク質群が感知することを示唆した。細胞外の物理化学変数を細胞が感知する仕組みはほとんど明らかになっていないが、この様な新たな概念は、細胞のストレス受容機構の研究に大きなパラダイムシフトを起こす可能性を秘めている。 -
脂質非対称センシング機構の解明および応用研究の基盤形成
研究課題/研究課題番号：16K07288 2016年4月 - 2020年3月
小原 圭介
担当区分：研究代表者
配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）
本研究では、細胞膜脂質非対称の状態変化を感知するセンサータンパク質Rim21に着目して研究を行った。その結果、Rim21の脂質非対称センサーモチーフが酸性脂質と相互作用することを通して脂質非対称の状態変化を感知することを示唆したほか、Rim21が受ける糖鎖修飾の役割を解明した。
また、脂質非対称の状態変化を生きた酵母細胞で検出可能なバイオセンサーを作製し、さらに系統的な変異解析によってS/N比を向上させた。
Rim21が発するシグナル伝達は真菌感染症の創薬標的と成り得るが、そのシグナル伝達の活性化や不活性化機構の一端を解明した。
本研究で行ったRim21による脂質非対称感知機構に関する提案は、タンパク質と脂質の相互作用に関する新たなパラダイムと成り得る。
本研究で開発した脂質非対称バイオセンサーは、生きた細胞での脂質非対称変化の追跡という、これまで不可能であったアプローチを可能とする。今後、動植物細胞で利用可能なバイオセンサーの開発などを通して、脂質非対称研究のボトルネックであった生細胞でのリアルタイム解析を達成し、分野の発展に大きく貢献する可能性がある。
本研究で明らかにしたRim101経路の不活性化機構は、真菌感染症の創薬に寄与する知見となる。 -
乱れた脂質非対称の感知および修繕機構
研究課題/研究課題番号：25440038 2013年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：5330000円 （ 直接経費：4100000円 、 間接経費：1230000円 ）
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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
研究課題/研究課題番号：25650059 2013年4月 - 2015年3月
挑戦的萌芽研究
担当区分：連携研究者 資金種別：競争的資金
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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
研究課題/研究課題番号：23370057 2011年4月 - 2014年3月
基盤研究(B)
担当区分：連携研究者 資金種別：競争的資金
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脂質非対称センシングの分子機構と細胞応答
研究課題/研究課題番号：23770135 2011年4月 - 2013年3月
日本学術振興会 若手研究(B)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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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
研究課題/研究課題番号：23657120 2011年4月 - 2013年3月
挑戦的萌芽研究
担当区分：連携研究者 資金種別：競争的資金
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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
研究課題/研究課題番号：21770129 2009年4月 - 2011年3月
日本学術振興会 若手研究(B)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
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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
研究課題/研究課題番号：20687008 2008年4月 - 2011年3月
若手研究(A)
担当区分：連携研究者 資金種別：競争的資金
担当経験のある科目 (本学) 2
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基礎生化学IIIb
2019
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基礎生化学III
2019