糖転移酵素の触媒機構の解明と糖鎖生物学への応用

• Project/Area Number: 11780444
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鄭 文玉 (池田 義孝) 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (60252657)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2000: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1999: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: N-アセチルグルコサミン転移酵素 / GnT-III / 糖転移酵素 / 糖タンパク質 / 糖鎖 / 変異体 / 基質特異性 / Nーアセチルグルコサミン転移酵素III

Research Abstract

N-アセチルグルコサミン転移酵素III(GnT-III)は糖タンパク質糖鎖のアスパラギン結合型糖鎖にバイセクティングGlcNAcと呼ばれるユニークな構造の形成を触媒する酵素であり、この構造が他の糖転移酵素の作用を抑制することから、GnT-IIIは糖鎖生合成を制御する鍵酵素と考えられている。本研究では、2価金属イオンの配位を通して触媒活性に必須な役割を担う二つのアスパラギン酸残基を同定した。さらに、この残基を部位特異的変異によって置換した不活性型変異体酵素を細胞へ導入することにより内在性GnT-III活性を特異的に阻害できることを見い出し、この変異体がドミナントネガティブの効果をもつことを実証した。これによって、細胞内糖鎖生合成のGnT-IIIによる制御をさらに詳細に検討できるようになり、また、これまで報告されているGnT-IIIの細胞導入による様々な生物学的な作用のメカニズムを研究出来るようになった。一方、これまでそれほど明らかになっていなかったGnT-IIIの酵素学的な性質についても検討を行った。その結果、この酵素がGlcNAcだけではなく、GlcやGalNAcも転移できることを示し、このような反応の速度論的な解析により、転移される単糖部分の2位のN-アセチル基の存在や4位の水酸基の配座などが、基質の結合段階ではなく、それに続く触媒過程において重要であることを明らかにした。GnT-IIIの基質特異性は、いわゆる基質の認識に依存するのではなく、化学的な過程に基質の構造要素を関与させることにより達成されていることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Sasai K,Ikeda Y,Tsuda T,Ihara H,Korekane H,Shiota K,Taniguchi N: "The Critical Role of the Stem Region as a Functional Domain Responsible for the Oligomerization and Golgi Localization of N-Acetylglucosam myltransferase V.THE INVOLVEMENT OF A DOMAIN HOMOPHILIC INTERACTION."J Biol Chem.. 276. 759-765 (2001)
• [Publications] Takahashi T,Ikeda Y,Miyoshi E,Yaginuma Y,Ishikawa M,Taniguchi N.: "α1,6fucosyltransferase is highly and specifically expressed in human ovarian serous adenocarcinomas"Int J Cancer.. 88. 914-919 (2000)
• [Publications] Gao-Uozumi CX,Uozumi N,Miyoshi E,Nagai K,Ikeda Y,Teshima T,Noda K,Shiba T,Honke K,Taniguchi N: "A novel carbohydrate binding activity of annexin V toward a bisecting N-acetylglucosamine"Glycobiology. 10. 1209-1216 (2000)
• [Publications] Ikeda Y,Koyota S,Ihara H,Yamaguchi Y,Korekane H,Tsuda T,Sasai K,Taniguchi N.: "Kinetic basis for the donor nucleotide-sugar specificity of β1,4-N-acetylglucosaminyltransfersase III"J Biochem. 128. 609-619 (2000)
• [Publications] Tsuda T,Ikeda Y,Taniguchi N: "The Asn-420-linked sugar chain in human epidermal growth factor receptor suppresses ligand-independent spontaneous oligomerization.Possible role of a specific sugar chain in controllable receptor activation."J Biol Chem.. 275. 21988-21994 (2000)
• [Publications] S.Miyagawa et al.: "Regulation of Natural Killer Cell-Mcdiated Swine Endothelial Cell Lysis through Genetic Remodeling of a Glycoantigen"R. Kang, Y. Ikeda et al.. 126. 1067-1073 (1999)
• [Publications] R.Kang,Y,Ikeda et al.: "Cell cycle-dependent regulation of N-acetylglucosaminyltransferase-III in a human colon cancer cell line ,Coto201"Arch, Biochem. Biophys.. 374. 52-58 (2000)
• [Publications] T.Takahashi,Y.lkeda et al.: "A sequence motif involved in the donor substrate binding by α1, 6-fucosyltransferase: The role of the conserved arginine residues"Glycobiology. (in press.).
• [Publications] Y.Yamaguchi,Y.Ikeda et al.: "Genomic structure and promoter analysis of the human α1, 6-fucosyltransferase gene (FUT8)"Glycobiology. (in press.).
• [Publications] Y.Ikeda,N.Taniguchi,T.Noguchi: "Dominant negative role of the glutamic acid residue conserved in the pyruvate kinase MI isozyme in heterotropic allosteric effect involving fructose-1, 6-bisphosphate"J. Biol. Chem.. (in press.).