RIKEN BRAIN SCIENCE INSTITUTE (理研BSI)

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神経膜機能研究チーム

チームリーダー

Glucose-based lipid biology in nervous systems

平林  義雄

研究内容

脂質は細胞膜を構成する主要な成分で有り、生命の維持に欠かせない。特に脳は脂質が豊富に含まれているが、その構造と代謝の全体像は、今日においても完全に理解されていない。しかし、質量分析法の急速な発展は、何百種類もの脂質分子種を一挙に解析することを可能にし、生体膜脂質に関する情報量は急速に拡大しつつある。その一方で、今日においてもオミック的手法では捕らえることのできない機能的に重要な新規脂質分子の存在も明らかにされている。私達の研究室では、ホスファチジルグルコシド、コレステリルグルコシドなど、今まで主要な脂質成分に隠されていて日の目を見ることが無かった新奇の機能性糖脂質を脳組織中に見出している。微量な糖脂質は、生体膜上で微小領域(脂質ラフト)を形成し、グリアとニューロンの相互作用に重要な働きをしていることが明らかにされつつある。進化の過程で、なぜ多くの脂質分子種を持つに至ったか、また、その生合成制御機構、生物機能は何かといった基本課題を解明することは、脂質代謝異常症、加齢関連の脳・神経疾患、感染症などの発症機構の分子基盤を理解し創薬の手がかりを得る上でも重要である。それを成し遂げるには、分野を越えた共同研究の推進や脂質分析の更なる進化が求められる。実際、私達は神経ガイダンス機能に関わる生理活性糖脂質とその特異的GPCR受容体を、世界で初めて発見することに成功している(Adam,長塚ら、Science, 2015)。



アミノ酸、グルコース、脂質(脂肪酸、コレステロール) 代謝の交差点で新しい脂質が産生される。
新脂質の構造情報は、生体膜に存在する特異的タンパク質あるいはexosome (細胞外顆粒)により隣接した細胞に伝えられる。



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  1. 1

    Guy AT, Nagatsuka Y, Ooashi N, Inoue M, Nakata A, Greimel P, Inoue A, Nabetani T, Murayama A, Ohta K, Ito Y, Aoki J, Hirabayashi Y*, and Kamiguchi H* (*co-corresponding authors ): "NEURONAL DEVELOPMENT. Glycerophospholipid regulation of modality-specific sensory axon guidance in the spinal cord", Science, 349(6251):974-977, - Research Highlight in Nature Reviews Neuroscience (doi: 10.1038/nrn4035); Recommended in F1000 Prime (Highly Accessed) (2015)

  2. 2

    Ishibashi Y, and Hirabayashi Y: "AMP-activated Protein Kinase Suppresses Biosynthesis of Glucosylceramide by Reducing Intracellular Sugar Nucleotides.", J Biol Chem 2015 Jul 17;290(29), 18245-60 (2015)

  3. 3

    Kumagai A, Ando R, Miyatake H, Greimel P, Kobayashi T, Hirabayashi Y, Shimogori T, and Miyawaki A. : "Abilirubin-inducible fluorescent protein from eel muscle", Cell, 153(7), 1602-1611 (2013)

  4. 4

    Kim YJ, Sano T, Nabetani T, Asano Y, and Hirabayashi Y: "GPRC5B Activates Obesity-Associated Inflammatory Signaling in Adipocytes.", Sci Signal, 5(251) (2012)

  5. 5

    Kohyama-Koganeya A, Kim YJ, Miura M, and Hirabayashi Y: "A Drosophila orphan G protein-coupled receptor BOSS functions as a glucose-responding receptor: loss of boss causes abnormal energy metabolism.", Proc Natl Acad Sci U S A, 105(40), 15328-33 (2008)

  6. 6

    Nagatsuka Y, Hara-Yokoyama M, Kasama T, Takekoshi M, Maeda F, Ihara S, Fujiwara S, Ohshima E, Ishii K, Kobayashi T, Shimizu K, and Hirabayashi Y: "Carbohydrate-dependent signaling from the phosphatidylglucoside-based microdomain induces granulocytic differentiation of HL60 cells.", Proc Natl Acad Sci U S A, 100, 7454-7459 (2003)

  7. 7

    Furuya S, Tabata T, Mitoma J, Yamada K, Yamasaki M, Makino A, Yamamoto T, Watanabe M, Kano M, and Hirabayashi Y.: "L-serine and glycine serve as major astroglia-derived trophic factors for cerebellar Purkinje neurons.", Proc Natl Acad Sci U S A, 97, 11528-11533 (2000)

  8. 8

    Kanamori A, Nakayama J, Fukuda MN, Stallcup WB, Sasaki K, Fukuda M, and Hirabayashi Y.: "Expression cloning and characterization of a cDNA encoding a novel membrane protein required for the formation of O-acetylated ganglioside: a putative acetyl-CoA transporter", Proc Natl Acad Sci U S A, 94, 2897-2902 (1997)

  9. 9

    Ichikawa S, Sakiyama H, Suzuki G, Hidari KI, and Hirabayashi Y.: "Expression cloning of a cDNA for human ceramide glucosyltransferase that catalyzes the first glycosylation step of glycosphingolipid synthesis", Proc Natl Acad Sci U S A, 93, 4638-4643 (1996)

  10. 10

    Ichikawa S, Nakajo N, Sakiyama H, and Hirabayashi Y.: "A mouse B16 melanoma mutant deficient in glycolipids", Proc Natl Acad Sci U S A , 91, 2703-2707 (1994)

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