研究者基本情報

研究者

• 氏名

  木下　祥尚, キノシタ　マサナオ

基本情報

• 研究者氏名（日本語）

  木下, 祥尚

• 研究者氏名（カナ）

  キノシタ, マサナオ

論文上での記載著者名

• Masanao Kinoshita
• 木下 祥尚
• Msanao Kinoshita

所属

• 群馬大学, 大学院理工学府 理工学基礎部門, 准教授

学歴

• 2005年04月, 2008年07月, 関西学院大学大学院, 理学研究院, 物理学専攻
• 2003年04月, 2005年03月, 関西学院大学大学院, 理学研究院, 物理学専攻
• 1999年04月, 2003年03月, 関西学院大学, 理学部, 物理学科

学位

• 博士(理学), 関西学院大学, 2008年06月

所属学協会

• 日本化学会, 2015年10月, 9999年
• 日本生物物理学会, 2005年04月, 9999年

経歴

• 2024年10月, 9999年, 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授, 准教授・常勤専任講師相当
• 2015年03月, 2024年09月, 九州大学, 理学研究院化学部門生体分析化学研究室 (松森信明 教授), 助教, 助教相当
• 2011年04月, 2015年02月, 大阪大学, JST-ERATO村田脂質活性構造プロジェクト(村田道雄 教授), 特任助教, 助教相当
• 2008年07月, 2011年03月, 関西学院大学大学院理学研究院物理学専攻, 膜物性研究室 (加藤知 教授), 博士研究院
• 2005年03月, 2008年07月, 関西学院大学理学研究院物理学専攻, 膜物性研究室 (加藤知 教授), 博士課程, その他

共同研究・希望テーマ

• リン脂質膜の構造と物性に関する研究, 大学等の研究機関との共同研究, 技術相談：可, 共同研究：可, その他：可
• 皮膚角層の構造とバリア機能, 大学等の研究機関との共同研究, 技術相談：可, 共同研究：可, その他：可

研究活動情報

研究分野

• ライフサイエンス, 生物物理学, 脂質膜の構造と物性
• ナノテク・材料, 薄膜、表面界面物性
• ナノテク・材料, ナノバイオサイエンス
• ナノテク・材料, ナノ材料科学

研究キーワード

• 蛍光分光法
• 脂質単分子膜
• 熱測定
• 電子線散乱
• 共焦点レーザー顕微鏡
• 電子顕微鏡
• 生体膜
• 生物物理学
• 脂質膜の構造と物性

論文

• Mode of molecular interaction of triterpenoid saponin ginsenoside Rh2 with membrane lipids in liquid-disordered phases, Darcy Garza-Miyazato; Shinya Hanashima; Yuichi Umegawa; Michio Murata; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Peter Greimel, 2024年10月, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1866, 7, 184366, 184366, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Identification of lipid-specific proteins with high-density lipid-immobilized beads, Masayuki Morito; Hiroki Yasuda; Takaaki Matsufuji; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2024年, The Analyst, 149, 14, 3747, 3755, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Gold nanoparticle-powered screening of membrane protein-specific lipids from complex lipid mixtures., Supakorn Wangamnuayporn; Masanao Kinoshita; Takayuki Kawai; Nobuaki Matsumori, 2023年12月21日, Analytical biochemistry, 687, 115447, 115447, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Formation of a tight complex between amphidinol 3 and sterols in lipid bilayers revealed by short-range energy transfer, Manami Hieda; Koya Tsujimura; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2022年11月19日, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Behavior of Triterpenoid Saponin Ginsenoside Rh2 in Ordered and Disordered Phases in Model Membranes Consisting of Sphingomyelin, Phosphatidylcholine, and Cholesterol, Darcy Lacanilao Garza; Shinya Hanashima; Yuichi Umegawa; Michio Murata; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Peter Greimel, 2022年08月19日, Langmuir, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Impact of sphingomyelin acyl chain heterogeneity upon properties of raft-like membranes, Kana Hirano; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2022年08月, Biochim. Biophys. Acta -Biomembr., 研究論文（学術雑誌）
• Inimitable Impacts of Ceramides on Lipid Rafts Formed in Artificial and Natural Cell Membranes, Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2022年07月23日, Membranes, 12, 8, 727, 727, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Molecular substructure of the liquid-ordered phase formed by sphingomyelin and cholesterol: sphingomyelin clusters forming nano-subdomains are a characteristic feature, Michio Murata; Nobuaki Matsumori; Masanao Kinoshita; Erwin London, 2022年06月, Biophysical Reviews, 14, 3, 655, 678, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Preparation of nitrogen analogs of ceramide and studies of their aggregation in sphingomyelin bilayers, Hiroki Yasuda; Kohei Torikai; Masanao Kinoshita; Abdullah Md. Sazzad; Koya Tsujimura; Peter J. Slotte; Nobuaki Matsumori, 2021年11月, 研究論文（学術雑誌）
• Amphidinol 3 preferentially binds to cholesterol in disordered domains and disrupts membrane phase separation, Manami Hieda; Akira Sorada; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2021年07月, Biochemistry and Biophysics Reports, 26, 100941, 100941, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Metal complex lipids for fluid-fluid phase separation in co-assembled phospholipid membranes., Ryo Ohtani; Yuka Anegawa; Hikaru Watanabe; Yutaro Tajima; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Kenichi Kawano; Saeko Yanaka; Koichi Kato; Masaaki Nakamura; Masaaki Ohba; Shinya Hayami, 2021年03月15日, Angewandte Chemie (International ed. in English), 60, 24, 13603, 13608, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Low-flux scanning electron diffraction reveals substructures inside the ordered membrane domain, Masanao Kinoshita; Shimpei Yamaguchi; Nobuaki Matsumori, 2020年12月, Scientific Reports, 10, 1, 22188, 22188, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• β-Glucosylation of cholesterol reduces sterol-sphingomyelin interactions, Shinya Hanashima; Nanami Fukuda; Raymond Malabed; Michio Murata; Msanao Kinoshita; Peter Greimel; Yoshio Hirabayashi, 2020年10月, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 183496, 183496, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• New Fluorescent Sphingomyelin Probes Reveal Inter–lipid Interactions and Mechanism for Lipid–raft Formation, Masanao Kinoshita, 2020年09月, MEMBRANE, 45, 5, 221, 255, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Assembly formation of minor dihydrosphingomyelin in sphingomyelin-rich ordered membrane domains, Masanao Kinoshita; Takumi Kyo; Nobuaki Matsumori, 2020年07月, Scientific Reports, 10, 1, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Pseudo‐membrane jackets: Two‐dimensional coordination polymers achieving visible phase separation in cell membrane, Ryo Ohtani; Kenichi Kawano; Masanao Kinoshita; Saeko Yanaka; Hikaru Watanabe; Kenji Hirai; Shiroh Futaki; Nobuaki Matsumori; Hiroshi Uji-i; Masaaki Ohba; Koichi Kato; Shinya Hayami, 2020年06月30日, Angewandte Chemie International Edition, 59, 41, 17931, 17937, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Sphingomyelin Nanodomains Mainly Constitute Liquid-Ordered Phase of Ternary Model Membrane, Michio Murata; Shinya Hanashima; Yo Yano; Tomokazu Yasuda; Hiroshi Tsuchikawa; Nobuaki Matsumori; Masanao Kinoshita; J.P. Slotte, 2020年02月, Biophysical Journal, 118, 3, 78a, 78a, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Archaeal Glycolipid S-TGA-1 Is Crucial for Trimer Formation and Photocycle Activity of Bacteriorhodopsin., Masataka Inada; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2020年01月17日, ACS chemical biology, 15, 1, 197, 204, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Defining raft domains in the plasma membrane, Akihiro Kusumi; Takahiro K. Fujiwara; Taka A. Tsunoyama; Rinshi S. Kasai; An‐An Liu; Koichiro M. Hirosawa; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Naoko Komura; Hiromune Ando; Kenichi G. N. Suzuki, 2020年01月, Traffic, 21, 1, 106, 137, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• The influence of ceramide and its dihydro analog on the physico-chemical properties of sphingomyelin bilayers, Masanao Kinoshita; Kaoru Tanaka; Nobuaki Matsumori, 2020年01月, Chemistry and Physics of Lipids, 226, 104835, 104835, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Mechanism of local anesthetic-induced disruption of raft-like ordered membrane domains, Masanao Kinoshita; Takeshi Chitose; Nobuaki Matsumori, 2019年09月, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 1863, 9, 1381, 1389, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• A concise method for quantitative analysis of interactions between lipids and membrane proteins, Masataka Inada; Masanao Kinoshita; Ayumi Sumino; Shigetoshi Oiki; Nobuaki Matsumori, 2019年06月, Analytica Chimica Acta, 1059, 103, 112, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Sphingomyelin Stereoisomers Reveal That Homophilic Interactions Cause Nanodomain Formation (vol 115, pg 1530, 2018), Yo Yano; Hanashima Shinya; Yasuda Tomokazu; Tsuchikawa Hiroshi; Matsumori Nobuaki; Kinoshita Masanao; Al Sazzad; Md Abdullah; Slotte J. Peter; Murata Michio, 2019年04月23日, BIOPHYSICAL JOURNAL, BIOPHYSICAL JOURNAL, 116, 8, 1575, 1576

  DOI
• Preparation and Membrane Distribution of Fluorescent Derivatives of Ceramide, Takaaki Matsufuji; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori, 2019年02月12日, Langmuir, 35, 6, 2392, 2398, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Theonellamide A, a marine-sponge-derived bicyclic peptide, binds to cholesterol in aqueous DMSO: Solution NMR-based analysis of peptide-sterol interactions using hydroxylated sterol, Kimberly Cornelio; Rafael Atillo Espiritu; Shinya Hanashima; Yasuto Todokoro; Raymond Malabed; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Michio Murata; Shinichi Nishimura; Hideaki Kakeya; Minoru Yoshida; Shigeki Matsunaga, 2019年01月, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1861, 1, 228, 235, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• On the Importance of the C(1)–OH and C(3)–OH Functional Groups of the Long-Chain Base of Ceramide for Interlipid Interaction and Lateral Segregation into Ceramide-Rich Domains, Anna Möuts; Elina Vattulainen; Takaaki Matsufuji; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; J. Peter Slotte, 2018年12月26日, Langmuir, 34, 51, 15864, 15870, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Excellent Fluorescent Sphingomyelin Analog Reveals the Existence of Lipid Rafts, Masanao KINOSHITA; Nobuaki MATSUMORI, 2018年11月, Seibutsu Butsuri, 58, 6, 321, 323, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Sphingomyelin Stereoisomers Reveal That Homophilic Interactions Cause Nanodomain Formation, Yo Yano; Shinya Hanashima; Tomokazu Yasuda; Hiroshi Tsuchikawa; Nobuaki Matsumori; Masanao Kinoshita; Md. Abdullah Al Sazzad; J. Peter Slotte; Michio Murata, 2018年10月, Biophysical Journal, 115, 8, 1530, 1540, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Evidence of lipid rafts based on the partition and dynamic behavior of sphingomyelins, Masanao Kinoshita; Kenichi G.N. Suzuki; Michio Murata; Nobuaki Matsumori, 2018年09月, Chemistry and Physics of Lipids, 215, 84, 95, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Preparation and Membrane Properties of Oxidized Ceramide Derivatives, Takaaki Matsufuji; Masanao Kinoshita; Anna Möuts; J. Peter Slotte; Nobuaki Matsumori, 2018年01月09日, Langmuir, 34, 1, 465, 471, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Emphatic visualization of sphingomyelin-rich domains by inter-lipid FRET imaging using fluorescent sphingomyelins, Masanao Kinoshita; Hikaru Ano; Michio Murata; Kenta Shigetomi; Junichi Ikenouchi; Nobuaki Matsumori, 2017年12月, SCIENTIFIC REPORTS, 7, 7, 16801, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• The impact of metal complex lipids on viscosity and curvature of hybrid liposomes, Ryo Ohtani; Tsukasa Tokita; Tomohisa Takaya; Koichi Iwata; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Masaaki Nakamura; Leonard F. Lindoy; Shinya Hayami, 2017年12月, CHEMICAL COMMUNICATIONS, 53, 99, 13249, 13252, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Channel Formation and Membrane Deformation via Sterol-Aided Polymorphism of Amphidinol 3, Masayuki Iwamoto; Ayumi Sumino; Eri Shimada; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Shigetoshi Oiki, 2017年09月, SCIENTIFIC REPORTS, 7, 7, 10782, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs, Masanao Kinoshita; Kenichi G. N. Suzuki; Nobuaki Matsumori; Misa Takada; Hikaru Ano; Kenichi Morigaki; Mitsuhiro Abe; Asami Makino; Toshihide Kobayashi; Koichiro M. Hirosawa; Takahiro K. Fujiwara; Akihiro Kusumi; Michio Murata, 2017年04月, JOURNAL OF CELL BIOLOGY, 216, 4, 1183, 1204, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Sterol-dependent membrane association of the marine sponge-derived bicyclic peptide Theonellamide A as examined by H-1 NMR, Kimberly Cornelio; Rafael Atillo Espiritu; Yasuto Todokoro; Shinya Hanashima; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Michio Murata; Shinichi Nishimura; Hideaki Kakeya; Minoru Yoshida; Shigeki Matsunaga, 2016年11月, BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY, 24, 21, 5235, 5242, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Marine sponge cyclic peptide theonellamide A disrupts lipid bilayer integrity without forming distinct membrane pores, Rafael Atillo Espiritu; Kimberly Cornelio; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Michio Murata; Shinichi Nishimura; Hideaki Kakeya; Minoru Yoshida; Shigeki Matsunaga, 2016年06月, BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOMEMBRANES, 1858, 6, 1373, 1379, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Novel Raman-tagged sphingomyelin that closely mimics original raft-forming behavior, Jin Cui; Shigeru Matsuoka; Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Fuminori Sato; Michio Murata; Jun Ando; Hiroyuki Yamakoshi; Kosuke Dodo; Mikiko Sodeoka, 2015年07月, BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY, 23, 13, 2989, 2994, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Sphingomyelin distribution in lipid rafts of artificial monolayer membranes visualized by Raman microscopy, Jun Ando; Masanao Kinoshita; Jin Cui; Hiroyuki Yamakoshi; Kosuke Dodo; Katsumasa Fujita; Michio Murata; Mikiko Sodeoka, 2015年04月, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 112, 15, 4558, 4563, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Visualization of lipid rafts in an artificial monolayer membrane by using slit-scanning Raman microscopy, Jun Ando; Masanao Kinoshita; Jin Cui; Hiroyuki Yamakoshi; Kosuke Dodo; Katsumasa Fujita; Michio Murata; Mikiko Sodeoka, 2015年, Optics InfoBase Conference Papers, 2019, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Coexistence of two liquid crystalline phases in dihydrosphingomyelin and dioleoylphosphatidylcholine binary mixtures, Masanao Kinoshita; Nobuaki Matsumori; Michio Murata, 2014年05月, BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOMEMBRANES, 1838, 5, 1372, 1381, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Detailed Comparison of Deuterium Quadrupole Profiles between Sphingomyelin and Phosphatidylcholine Bilayers, Tomokazu Yasuda; Masanao Kinoshita; Michio Murata; Nobuaki Matsumori, 2014年02月, BIOPHYSICAL JOURNAL, 106, 3, 631, 638, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Characterization of the ordered phase formed by sphingomyelin analogues and cholesterol binary mixtures, Kinoshita Masanao; Goretta Sarah; Tsuchikawa Hiroshi; Matsumori Nobuaki; Murata Michio, 2013年03月, BIOPHYSICS, BIOPHYSICS, 9, 0, 37, 49, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Effects of chemical modification of sphingomyelin ammonium group on formation of liquid-ordered phase, Sarah A. Goretta; Masanao Kinoshita; Shoko Mori; Hiroshi Tsuchikawa; Nobuaki Matsumori; Michio Murata, 2012年07月, BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY, 20, 13, 4012, 4019, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Kinetics for the subgel phase formation in DPPC/DOPC mixed bilayers, Masanao Kinoshita; Keisuke Ito; Satoru Kato, 2010年09月, CHEMISTRY AND PHYSICS OF LIPIDS, 163, 7, 712, 719, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• NaCl-dependent formation of the highly crystalline phase in sufficiently hydrated dimyristoylphosphatidylglycerol bilayers, Masanao Kinoshita; Satoru Kato; Hiroshi Takahashi, 2009年09月, CHEMISTRY AND PHYSICS OF LIPIDS, 161, 1, 1, 10, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Intermolecular interaction of phosphatidylinositol with the lipid raft molecules sphingomyelin and cholesterol, Masanao Kinoshita; Satoru Kato, 2008年06月, Biophysics, 4, 1, 9, 研究論文（学術雑誌）

  DOI
• Effect of bilayer morphology on the subgel phase formation, Masanao Kinoshita; Satoru Kato; Hiroshi Takahashi, 2008年01月, Chemistry and Physics of Lipids, 151, 1, 30, 40, 研究論文（学術雑誌）

  DOI

MISC

• 脂質ラフトをターゲットとした局所麻酔薬の作用機序, 木下祥尚; 松森信明, 2021年12月, Medical Science Digest, 48, 1, 50, 51, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）
• The impact of ceramide and its dihydro-analog on the structure of sphingomyelin bilayers, Masanao Kinoshita; Kaoru Tanaka; Nobuaki Matsumori, 2021年07月, Photon Factory Activity Reports, 38, 速報，短報，研究ノート等（大学，研究機関紀要）
• SAXD reveals binding mode of anesthetic molecules in raft-like ordered membranes., Masanao Kinoshita; Kaoru Tanaka; Nobuaki Matsumori, 2018年04月, Photon Factory Activity Reports, 36
• 細胞膜に存在する機能的領域「ラフト」の正体に迫る。, 木下祥尚, 2017年04月25日, Academist Journal
• 脂質の分布や動きを「ありのまま」に可視化する。, 木下祥尚, 2017年04月24日, 日経BT
• Time course of the ordered phase formation in lipid bilayers caused by sphingomyelin hydrolysis., Masanao Kinoshita; Satoru Kato, 2011年04月, Photon Factory Activity Reports, 21
• Cyclodextrin-induced rearrangement of chain packing in dipalmitoylphosphatidylcholine/cholesterol mixed bilayers, Masanao Kinoshita; Satoru Kato, 2008年04月, Photon Factory Activity Reports, 26, 速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）

講演・口頭発表等

• 脂質の分布を高精度で再現する蛍光プローブの開発と、脂質ラフトを作用点とする薬剤のハイスループットスクリーニング, 木下 祥尚, JSTライフサイエンス研究成果の医療研究開発への応用－ AROとの連携による課題解決の提案－, 2021年09月08日
• 生体膜中での「脂質」の分布や挙動を高精度で評価する蛍光プローブの開発, 木下祥尚, 科学技術振興機構主催(JST)新技術説明会, 2019年02月

産業財産権

• 特許権, 新規蛍光標識スフィンゴミエリン及びその利用, 村田道雄; 松森信明; 木下祥尚; 楠見明弘; 鈴木健一, 特願2017-506557, 2016年03月15日, 特許6398055, 2018年09月14日

共同研究・競争的資金等の研究課題

• 脂質ラフトに対する膜タンパク質取り込みの機序とシャペロン仮説の実証, 木下 祥尚, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 九州大学, 2023年04月, 2026年03月, 生体膜に存在する脂質ラフトにはスフィンゴミエリンやコレステロールなど、特定の脂質が集合して形成する固い膜領域である。この特異な膜物性ゆえ脂質ラフトにはシグナル分子やその受容体が取り込まれ、効率的な会合が可能になる。しかし、そのような巨大なタンパク質が流動的な膜領域から固い脂質ラフトへ侵入するためには、膨大なエネルギーが必要となる。いかにして、タンパク質はラフト/非ラフト相境界に形成されるバリアを打ち破るのか？いくつかの先行研究では、不飽和炭素鎖と飽和炭素鎖の両方を有するハイブリッドリン脂質(HPL)が膜タンパク質の取り込みを補助することが示唆されている。具体的には、凹凸の多いタンパク質表面に不飽和鎖を向ける様式で、HPLがタンパク質の周囲を取り巻く。すると、立体障害の小さい飽和炭素鎖は外側を向く。このようなHPLの特異な配向により、固い脂質ラフトに対するタンパク質の取り込みが促進される。これはシャペロン仮説と呼ばれ、ラフトに対するタンパク質の取り込みの機序を示唆する有力な仮説である。本研究ではこれまで計算科学で示唆されてきたシャペロンモデルを実験的手法で検証する。 その基盤として、本年度は仮説の検証に利用するハイブリットリン脂質の蛍光標識化や、脂質ラフトの可視化を指向したスフィンゴ脂質の蛍光標識化を行った。さらに、微小な脂質ラフトへのタンパク質の取り込みを高分解能で可視化するため、脂質膜の構造を維持したまま乾固する手法の開発を行った。今後はこれらの手法を用いて仮定の検証を行う予定である。, 23K05719

  対象リソースIRI
• 脂質ケミカルバイオロジー研究基盤の構築, Establishment of research base for lipid chemical biology, 松森 信明; 老木 成稔; 岩本 真幸; 木下 祥尚; 神田 大輔, 日本学術振興会, Japan Society for the Promotion of Science, 科学研究費助成事業, Grants-in-Aid for Scientific Research, 基盤研究(A), Grant-in-Aid for Scientific Research (A), 九州大学, Kyushu University, 2020年04月, 2025年03月, 「生物はなぜ多様な脂質を有するのか?」という根源的な問いが解明されていない。この答えの一つとして、膜タンパク質の構造や機能を制御するために多様な脂質が必要である、との仮説が成り立つ。一方で、脂質-膜タンパク質間相互作用解析の方法論が欠如しているため、この分野の研究が進まない現状がある。そこで本研究では、松森らが脂質膜研究で開発した分析手法を集約化することで脂質-膜タンパク質間相互作用解析のプラットフォームを構築し、脂質機能および脂質多様性の解明を目指す。 令和3年度には以下の研究を行い、成果を挙げることができた。 我々はすでに表面プラズモン共鳴(SPR)センサーチップの金基盤表面を自己組織化単分子膜(SAM)で修飾することで膜タンパク質を高密度に固定化することに成功し、膜タンパク質に特異的に結合する脂質の分析を可能にした。昨年度までに放線菌由来のカリウムチャネルKcsAに本手法を適用し、カルジオリピンが特異的に結合することを見出している。令和3年度には、分担者の老木、岩本教授らと共同で、カルジオリピンがKcsAのチャネル活性をアロステリックに亢進させることを発見した。さらにミューテーション実験からカルジオリピンの結合部位を特定するとともに、分子動力学シミュレーションを行い、このアロステリック効果のメカニズムを明らかにした。 一方、SPRを用いた相互作用解析方法では特異的脂質を見つけるために種々の脂質を分析する必要がある。この欠点を補うために、金ナノ粒子をSAMで修飾し、これに膜タンパク質を固定化することで、膜タンパク質特異的脂質を簡便に取得する手法を発案した。すでにバクテリオロドプシン(bR)を用いて本アイデアの検証を行い、方法論としてほぼ完成させた。さらにこの方法を用いて、bRの特異的脂質であるS-TGA-1以外に、S-TeGA-1もbRに強く結合することを見出した。, 20H00405

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• 脂質ラフトをターゲトとする新たな局所麻酔薬の作用機構の提唱, 木下 祥尚, 日本学術振興会, Japan Society for the Promotion of Science, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 基盤研究(C), Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 九州大学, Kyushu University, 2020年04月, 2023年03月, 細胞膜に存在する脂質ラフトはスフィンゴ脂質が凝集することで形成される秩序的膜領域である。このラフトにはイオンチャネルをはじめとする様々なタンパク質が局在し、そこで機能を発現することが報告されてきた。また近年では、脂質ラフトが局所麻酔薬のターゲットになることが示唆されている。実際、申請者らはラフト様秩序相と周囲の流動相が相分離したモデル膜に代表的局所麻酔薬であるジブカインやテトラカインを作用させたところラフト様秩序相が乱され、その結果、相分離が解消することを報告している[Kinoshita et al., 2019. Biopchim. Biophys. Acta -Gen. Subj. 1863 (9) 1381-1389]。一方、実際の細胞膜に形成される脂質ラフトは通常の光学顕微鏡では観察できないほどに小さく、かつ、動的な性質ゆえ、解析困難な研究対象であり、生体膜系でも同様の結果が得られるかどうかについては分かっていない。 本研究では我々が独自に開発したスフィンゴ脂質の分布や挙動を高精度で反映する蛍光プローブを用いることで、脂質ラフトを標識する[Kinoshita et al., 2017. J. Cell Biol. 216 (4) 1183-1204]。この試料に対して、蛍光共鳴エネルギー移動や蛍光相関分光法などの分光技術を適用することで、局所麻酔薬が実際の細胞膜に存在する脂質ラフトに及ぼす影響を調査する。 これにより「局所麻酔薬は脂質ラフトの構造に影響を与えることで、そこに局在するイオンチャネルの活性を阻害する」という、局所麻酔薬の新たな作用機序を提唱する。, 20K06590

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• 電子線ナノ散乱法の開発と脂質ラフトの構造解明, Development of electron nano-diffraction for the study on membrane structures, 木下 祥尚, Kinoshita Masanao, 日本学術振興会, Japan Society for the Promotion of Science, 科学研究費助成事業 若手研究(B), Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 若手研究(B), Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 九州大学, Kyushu University, 2017年04月, 2020年03月, 生体膜に存在する秩序的領域「脂質ラフト」は様々な生体機能発現の場を提供することが知られ、幅広い分野で注目を集めてきた。一方で、脂質ラフトのサイズは100－200nm程度と非常に小さいため、その構造はもっぱらの推測であり直接的な知見は取得されていない。そこで我々は、収束性に優れた電子線を用いることで、微小な脂質ラフトの構造情報を選択的に取得できるのではないかと考えた。一方、電子線は脂質膜に対し大きなダメージを与えるため、脂質膜本来の構造を取得するためには、実験条件の最適化が不可欠である。昨年度、我々は、電子線照射量を低減し、かつクライオホルダを用いてビームダメージを低減することで、脂質膜の構造情報を非侵襲的に取得することに成功した。そこで、本年度はラフト様微小膜領域に対し選択的に電子線の照射を試みた。 我々は飽和リン脂質DSPCと不飽和リン脂質DOPCを混合することで、ラフト様/非ラフト様相分離膜を作製した。この混合系ではμmサイズのラフト様/非ラフト様相分離が生じる。また、試料には微量の蛍光物質を混合してあるため、蛍光顕微鏡を用いてラフト様領域の位置を確認できる。次に、この試料を電子顕微鏡用メッシュに移し取、半固形窒素に投入すること急速凍結した。次に、低温低圧化で水を昇華させた。この過程で、脂質の拡散は凍結しており、水中での脂質の構造を維持したままの乾燥試料が調製できる。次に、この相分離膜を電顕メッシュ状に展開し、ラフト様領域と非ラフト様領域に対し別々に電子線を照射することで、相選択的に構造情報を取得した。その結果、ラフト様領域からは秩序的な膜特有のシャープな散乱が検出されたのに対し、周囲の無秩序領域からはブロードな散乱のみが取得された。この結果は、ラフト様秩序領域と無秩序領域からの散乱を選択的に取得した初めての結果である。, Ordered/disordered phase separation occurring in bio-membranes has attracted researchers' interests since the ordered domains, lipid rafts, are involved in important biological events. While the structure of the ordered domain has been examined with artificial membranes, the substructure inside the ordered domain is not unknown. Here, we examined the packing structure of the lipid carbon chains in the ordered domain using electron diffraction. We first prepared the dehydrated monolayer samples, which maintain the chain packing structures as those in the aqueous suspension. We then optimized the electron flux to minimize beam damage and developed low-flux scanning electron diffraction (LFSED). Finally, we addressed the chain packing structure inside the ordered domain and found that the ordered domain contains multiple subdomains with different crystallographic axes. Moreover, the size of the subdomain is larger in the domain centre than that near the phase boundary., 17K15107

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• 膜貫通タンパク質の脂質ラフトへの取り込みと機能発現の相関, 木下祥尚, 蛋白質研究奨励会, 金子成田研究奨励金, 2018年04月, 2019年03月, 研究代表者, 競争的資金
• 脂質ケミカルバイオロジーの創成, Creation of a new scientific field "lipid chemical biology", 松森 信明; 木下 祥尚, Matsumori Nobuaki; Kinoshita Masanao, 日本学術振興会, Japan Society for the Promotion of Science, 科学研究費助成事業, Grants-in-Aid for Scientific Research, 基盤研究(B), Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 九州大学, Kyushu University, 2015年04月, 2018年03月, 近年、脂質が膜タンパク質と相互作用して膜タンパク質の構造や機能を制御することが示唆され、脂質の生理的重要性が認識されてきた。しかし脂質と膜タンパク質の相互作用を評価する手法の欠如により、「脂質ケミカルバイオロジー」研究は立ち遅れている。本研究では、脂質ケミカルバイオロジー創成を目指し研究を行った。脂質特異的タンパク質取得を目指しビーズ上に脂質を固定した脂質固定ビーズの作成、表面プラズモン共鳴法による脂質と膜タンパク質の相互作用解析法の開発、膜タンパク質との相互作用を蛍光顕微鏡で観察するための蛍光脂質の開発などに成功し、脂質ケミカルバイオロジー研究プラットフォーム構築に必要な基盤技術を完成した。, Recent studies demonstrated that lipid molecules interact with membrane proteins and regulate their structures and functions. This makes us to realize the biological significance of lipids. However, due to the lack of conventional method to evaluate the interaction between lipids and membrane proteins, lipid research based on chemical biology has not been fully developed. Hence, in this study, we aimed at the creation of a new research field “lipid chemical biology”. We devised lipid-immobilized beads to identify lipid-specific membrane proteins, developed a SPR-based concise method for quantitative analysis of interaction between lipids and membrane proteins, and synthesized various fluorescent lipids to detect the interaction with membrane proteins using fluorescent microscope. In this way we successfully constructed technical bases for lipid chemical biology research., 15H03121

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• 木下祥尚, 九州大学, 九州大学ジャンプアッププログラム, 2016年04月, 2017年03月, 研究代表者, 競争的資金

社会貢献活動情報

メディア報道

• 局所麻酔薬の作用発現に脂質膜破壊が関与か, 本人以外, 科学新聞, 2019年07月05日, 新聞・雑誌
• 蛍光分子でセラミドの挙動を観察, 本人以外, OPTRONICS ONLINE, 2019年02月08日, 新聞・雑誌
• 生体膜中での「脂質」の分布や挙動を高精度で評価する蛍光プローブの開発」, https://www.youtube.com/watch?v=g6aESM1X9YM, 2019年02月, インターネットメディア
• 生命科学最後のフロンティアで教科書を書き換え, 本人以外, 日経バイオテク ONLINE, 2017年03月24日, 新聞・雑誌
• 脂質の分布をラマン散乱顕微鏡で観察, 本人以外, OPTRONICS ONLINE, 2015年03月31日, 新聞・雑誌