脳機能の霊長類間差異の分子基盤としてのポリシアル酸の探究

• Project/Area Number: 13J00256
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 羽根 正弥 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ST8SIA2/STX / ポリシアル酸 / ポリシアル酸転移酵素 / 精神疾患 / 進化 / 統合失調症 / 自閉症 / 双極性障害 / 一塩基多型 / 気分障害

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はヒト神経疾患および生物種間に見出されるポリシアル酸(polySia)転移酵素ST8SIA2/STXの一塩基変異に着目し、その変異酵素の反応産物のpolySiaの構造と機能を解析することによって、その酵素がpolySiaの質と量をどのように制御するのか、またその制御されたpolySiaがどのように脳高次機能の違いを生み出すのかを解明することである。今年度は細胞レベルの解析としST8SIA2/STXの反応産物であるpolySiaの構造および機能解析、個体レベルの解析としてはノックイン(KI)マウスの作製を開始することが計画されていた。細胞レベルの解析としてpolySiaの構造および機能解析を行った。本年度は子宮内エレクトロポレーション法を導入し、マウス胎児におけるKIの解析を行い、示唆的な結果を得た。また、精神疾患患者に見出されたアミノ酸置換を伴わないST8SIA2/STXのプロモーター領域およびイントロン領域に存在するSNPに着目し、細胞レベルでの解析を行った。まず、プロモーター領域のSNPと関与する転写制御因子の候補を網羅的に探索し、いくつかの候補因子に絞り込んだ。その中の因子に関して更なる解析を行い、ST8SIA2/STXとその因子の関与を初めて明らかにした。また、イントロン領域に存在するSNPに関して、ORF中にイントロン領域を挿入したコンストラクトを構築し、一塩基置換を導入した。それらのコンストラクトを用いて細胞レベルでの解析を行ったところ、SNPがpre-mRNAの量を制御していることが示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Protective effects of polysialic acid on proteolytic cleavage of FGF2 and proBDNF/BDNF. (2015)
  • Author(s): Hane M, Matsuoka S, Ono S, Miyata S, Kitajima K, and Sato C
  • Journal Title: Glycobiology Volume: Oct;25 Issue: 10 Pages: 1112-1124
  • DOI: 10.1093/glycob/cwv049
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Polysialyltransferase assay (2014)
  • Author(s): Hane, M, Kitajima, K. and Sato, C
  • Journal Title: Glycoscience: Biology and Medicine Volume: 1 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1007/978-4-431-54836-2_118-1
  • ISBN: 9784431548362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of analytical methods to detect polysialic acid (2014)
  • Author(s): Nishimura S, Hane M, Niimi Y, Miyata S, Kitajima K, and Sato C.
  • Journal Title: Journal of Glycomics and Lipidomics Volume: 4 Issue: 02 Pages: 113-113
  • DOI: 10.4172/2153-0637.1000113
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal structure of anti-polysialic acid antibody single chain Fv fragment complexed with octasialic acid : insight into the binding preference for polysialic acid. (2013)
  • Author(s): Nagae M, Ikeda A, Halle M, Hanashima S, Kitajima K, Sato C, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 288 Issue: 47 Pages: 33784-33796
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.496224
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effects of psychiatric disorders-related intronic single nucleotide polymorphisms (iSNPs) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX gene (2015)
  • Author(s): Hane M, Kitajima K, Sato C.
  • Organizer: GLYCO23
  • Place of Presentation: Split, Croatia
  • Year and Date: 2015-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 精神疾患患者に見出されるST8SIA2/STXの一塩基多型変異体の解析 (2015)
  • Author(s): 羽根正弥、西村紗希、早川敏之、北島 健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] Insight into single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX in psychiatric disorders (2014)
  • Author(s): Hane M, Nishimura S, Hayakawa T, Kitajima K, Sato C.
  • Organizer: Joint Meeting of the Society for Glycobiology and the Japanese Society of Carbohydrate Research
  • Place of Presentation: Honolulu Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] An anti-schizophrenic drug affects the surface expression of polySia-NCAM in IMR-32 human neuroblastoma cells. (2014)
  • Author(s): Saki Nishimura, Masaya Hane, Yuki Niimi, Ken Kitajima, Chihiro Sato.
  • Organizer: Joint Meeting of the Society for Glycobiology and the Japanese Society of Carbohydrate Research
  • Place of Presentation: Honolulu Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] Insight into single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX in psychiatric disorders (2014)
  • Author(s): Hane M, Nishimura S, Hayakawa T, Kitajima K, Sato C.
  • Organizer: Joint Meeting of the Society for Glycobiology and the Japanese Society of Carbohydrate Research,Satellite SymposiumⅡ Glycans in Neuroscience
  • Place of Presentation: Honolulu Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-11-15
• [Presentation] ポリシアル酸転移酵素ST8SIA2/STXのアミノ酸変異を伴わない一塩基多型変異(SNP)によるポリシアル酸生合成の制御 (2014)
  • Author(s): 羽根正弥、西村紗希、早川敏之、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] ポリシアル酸はNCAMの細胞外ドメイン切断を制御する機能を持つ (2014)
  • Author(s): 松岡修平、羽根正弥、西村紗希、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] シアル酸転移酵素STXのプロモーター多型の進化と環境適応 (2014)
  • Author(s): 藤戸尚子、早川敏之、羽根正弥、北島健、佐藤ちひろ、颯田葉子
  • Organizer: 第86回日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 滋賀
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] Effects of Single Nucleotide Polymorphism (SNP)s in a polysialyltransferase ST8SIA2/STX found in psychiatric disorder patients. (2014)
  • Author(s): Masaya Hane, Saki Nishimura, Toshiyuki Hayakawa, Ken Kitajima, Chihiro Sato.
  • Organizer: Sialoglyco 2014
  • Place of Presentation: Gold Coast, Australia
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Chlorpromazine affects the surface expression of polySia-NCAM on IMR-32 cells. (2014)
  • Author(s): Saki Nishimura, Yuki Niimi, Masaya Hane, Ken Kitajima, Chihiro Sato.
  • Organizer: Sialoglyco 2014
  • Place of Presentation: Gold Coast, Australia
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] ポリシアル酸転移酵素STX/ST8SIA2とPST/ST8SIA4のポリシアル酸生合成能の解析 (2014)
  • Author(s): 新美百希、羽根正弥、西村紗希、宮田真路、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第33回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] ポリシアル酸はNCAM細胞外ドメインの切断を制御する機能を持つ (2014)
  • Author(s): 松岡修平、羽根正弥、新美百希、北島 健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第33回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] 神経活動を司るポリシアル酸転移酵素STXとPSTの機能解析 (2014)
  • Author(s): 新美百希、羽根正弥、松岡修平、宮田真路、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第78回日本生化学中部支部例会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2014-05-24
• [Presentation] 癌や精神疾患に関わるポリシアル酸構造に特異的な一本鎖抗体の作製と特異性評価 (2014)
  • Author(s): 羽根正弥、長江雅倫、池田明美、山口芳樹、北島 健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] FGF2依存的細胞増殖に対するポリシアル酸とヘパラン硫酸の異なる効果 (2013)
  • Author(s): 羽根正弥、小野明香、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] FGF2依存的細胞増殖に対するポリシアル酸およびヘパラン硫酸の効果 (2013)
  • Author(s): 羽根正弥、小野明香、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第11回「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2013-09-09
• [Presentation] ポリシアル酸およびヘパラン硫酸のFGF2依存的細胞増殖に与える効果の違い (2013)
  • Author(s): 羽根正弥、小野明香、北島 健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークシヨップ
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2013-08-31
• [Presentation] FGF2依存的細胞増殖におけるポリシアル酸およびヘパラン硫酸の効果 (2013)
  • Author(s): 羽根正弥、小野明香、北島健、佐藤ちひろ
  • Organizer: 第32回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-08-07
• [Presentation] Analysis of polySia-NCAM biosynthesized by a mutated polysialyltransferase ST8SIA2/STX found in a schizophrenic patient (2013)
  • Author(s): Masaya Hane, Ken Kitajima, Chihiro Sato
  • Organizer: GLYCO22
  • Place of Presentation: Dalian, China
  • Year and Date: 2013-06-27