新奇スフィンゴ糖脂質分解酵素群を利用した糖脂質代謝機構の解明及び創薬への応用

• Project/Area Number: 12J03574
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 澄田 智美 独立行政法人理化学研究所, 横山構造生物学研究室, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 糖脂質分解酵素 / スフィンゴ糖脂質 / 糖質分解酵素 / ガングリオシド / グリコシダーゼ / 結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

申請者は自身が発見したPaenibacillus sp. TS12株由来の新規グリコシダーゼ群を網羅的に解析し、ポリシアロガングリオシドからセラミドにまで分解するのに必要な微生物由来のすべてグリコシダーゼの生化学的な解析を完成させることを目的に研究を行った。また、新規グリコシダーゼの構造解析を行うことで、スフィンゴ糖脂質の代謝異常症の治療法として期待されているケミカルシャペロン法への応用を目指した化合物の探察を目的としていた。当該年度は新規スフィンゴ糖脂質分解酵素の諸性質の検討及び結晶化スクリーニングを行った。これまでに報告のない、微生物由来の糖脂質に作用するグリコシダーゼの基質特異性を詳細に検討した。糖脂質とオリゴ糖に対する活性の比較を行い、糖脂質の分解に関わっていると考えられるドメインの同定を行った。そのドメイン欠損体を作製し、糖脂質やオリゴ糖への活性を比較し、ドメインの影響を調べた。また、触媒残基の同定を行い、変異体を作製して活性測定を行った。新規スフィンゴ糖脂質分解酵素の触媒メカニズムの解明を行うためにタンパク質の結晶化スクリーニングを行った。酵素のコンストラクト、結晶化条件を検討したが構造解析可能な結晶を得ることはできなかった。構造解析を行うことはできなかったが、申請者が発見した酵素は既報の哺乳類由来の酵素および微生物由来の酵素と基質特異性の部分でかなり異なり、広範囲の糖脂質に作用することができ、補酵素や界面活性剤の非存在下でも糖脂質に作用できる非常に興味深い酵素である。現在、上記結果をまとめ、論文を作成中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] 自然界でスフィンゴ糖脂質の分解を担う細菌由来グリコシダーゼの網羅的研究～新規β-N-アセチルガラクトサミニダーゼの基質認識の解明 (2014)
  • Author(s): ○澄田智美、伊東信、横山茂之
  • Organizer: 第８７回 日本生化学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] ガングリオシド／糖脂質に作用する新規グリコシダーゼ群の構造と機能 (2014)
  • Author(s): ○澄田智美、末吉紀行、伊東信、横山茂之
  • Organizer: 第33回 日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] 糖脂質に作用する新規β-N-アセチルガラクトサミニダーゼの発見および触媒機構の解明 (2013)
  • Author(s): 澄田 智美
  • Organizer: 第32回 日本糖質学会
  • Place of Presentation: 大阪国際交流センター(大阪市)
  • Year and Date: 2013-08-06
• [Presentation] Paenibacillus sp. TS12株由来のβ-ヘキソサミニダーゼの糖脂質代謝機構の解明及び阻害剤認識メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 澄田智美
  • Organizer: 第85回日本生化学会年会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡(福岡市)
  • Year and Date: 2012-12-15