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細胞接着に関わる糖鎖修飾機構の構造機能解明

Research Project

Project/Area Number 16K07284
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

桑原 直之  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (70506253)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords筋ジストロフィー / 糖鎖修飾 / X線結晶構造解析 / O-マンノシル化 / 糖転移酵素 / O型糖鎖
Outline of Annual Research Achievements

ジストロフィン糖タンパク質複合体は筋肉や脳神経組織など多くの組織で重要な糖タンパク質複合体であり、細胞内骨格と細胞外マトリックスを物理的に繋げる 働きをしている。αジストログリカンはその複合体のサブユニットであり、細胞表面に局在している。αジストログリカンに付加されたO-マンノース型糖鎖が細 胞外マトリックスタンパクであるラミニンと直接相互作用し、そのO-マンノース型糖鎖の形成不全が先天性筋ジストロフィーを引き起こす。当該年度での研究で は、これまでのO-マンノース型糖鎖の形成に関わるFukutin-related protein (FKRP)の構造機能解析を基に変異体を用いた機能解析を行うことで構造機能相関を明らかにした。FKRPはFuktinと合わせて core M3と呼ばれる糖鎖にリン 酸リビトールをタンデムに負荷する糖転移酵素であり、哺乳類において、リビトールを利用する唯一の酵素である。哺乳類細胞発現系を用いてFKRPを大量精製及 び結晶化を行い、FKRPの高分解能立体構造を決めるとともに、基質との複合体構造も合わせて決定してきている。FKRPは一般的な糖転移酵素とは異なり、リン酸ヌクレオ シド転移酵素と似た構造を取っていた。そのため、一般的な糖転移酵素とは異なる進化の過程を経て生まれていることが分かった。基質との複合体構造解析及び 変異体を用いた機能解析の結果、FKRPはリン酸ヌクレオシド転移酵素とも異なる基質認識機構を獲得することで、core M3糖鎖を特異的に認識し、リン酸リビ トールを転移することを明らかにできた。
本研究結果は国内外の学会で発表を行い、the 11th International Symposium on Glycosyltransferases(GlycoT2018)においてはBest poster awardを受賞することができた。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Carbohydrate Recognition Mechanism of the Mushroom Galectin ACG2018

    • Author(s)
      Hirabayashi Jun、Hu Dan、Tateno Hiroaki、Kuwabara Naoyuki、Kato Ryuichi、Yagi Fumio
    • Journal Title

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      Volume: 30 Issue: 172 Pages: SE75-SE88

    • DOI

      10.4052/tigg.1736.1SE

    • NAID

      130006319067

    • ISSN
      0915-7352, 1883-2113
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Carbohydrate Recognition Mechanism of the Mushroom Galectin ACG2018

    • Author(s)
      平林 淳, 胡 丹, 舘野 浩章, 桑原 直之, 加藤 龍一, 八木 史郎
    • Journal Title

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      Volume: 30 Issue: 172 Pages: SJ33-SJ46

    • DOI

      10.4052/tigg.1736.1SJ

    • NAID

      130006319064

    • ISSN
      0915-7352, 1883-2113
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanism for the Deficiency in Post-Phosphoryl Modification of α-Dystroglycan Observed in POMGnT1-Caused Muscular Dystrophy2017

    • Author(s)
      桑原 直之, 加藤 龍一, 萬谷 博, 遠藤 玉夫
    • Journal Title

      Nihon Kessho Gakkaishi

      Volume: 59 Issue: 2-3 Pages: 114-120

    • DOI

      10.5940/jcrsj.59.114

    • NAID

      130006767785

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] X-ray structure of a protease-resistant mutant form of human galectin-9 having two carbohydrate recognition domains with a metal-binding site2017

    • Author(s)
      Yoshida Hiromi、Nishi Nozomu、Wada Kenji、Nakamura Takanori、Hirashima Mitsuomi、Kuwabara Naoyuki、Kato Ryuichi、Kamitori Shigehiro
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 490 Issue: 4 Pages: 1287-1293

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.07.009

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carbohydrate-binding domain of the POMGnT1 stem region modulates O-mannosylation sites of α-dystroglycan.2016

    • Author(s)
      Kuwabara N, Manya H, Yamada T, Tateno H, Kanagawa M, Kobayashi K, Akasaka-Manya K, Hirose Y, Mizuno M, Ikeguchi M, Toda T, Hirabayashi J, Senda T, Endo T, Kato R.
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      Volume: 113 Issue: 33 Pages: 9280-9285

    • DOI

      10.1073/pnas.1525545113

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 哺乳類細胞発現系によるFukutin-related protein (FKRP)の大量精製と結晶構造決定2018

    • Author(s)
      桑原直之、萬谷博、今江理恵子、遠藤玉夫、千田俊哉、加藤龍一
    • Organizer
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Substrates recognition and oligomerization mechanism of Fukutin-related protein (FKRP)2018

    • Author(s)
      Naoyuki Kuwabara, Hiroshi Manya, Rieko Imae, Tomohiro Tanaka, Motoi Kanagawa, Kazuhiro Kobayashi, Tatsushi Toda, Mamoru Mizuno, Toshiya Senda, Tamao Endo, Ryuichi Kato
    • Organizer
      the International Symposium on Glycosyltransferases (GlycoT2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 糖転移酵素POMGnT1の機能同定と糖鎖認識機構解析2017

    • Author(s)
      桑原直之, 萬谷 博, 山田 健之, 舘野 浩章, 金川 基, 小林 千浩, 赤阪-萬谷 啓子, 弘瀬 友理子, 水野 真盛, 池口 満徳, 戸田 達史, 平林 淳, 千田 俊哉, 遠藤 玉夫, 加藤 龍一
    • Organizer
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] POMGnT1の構造解析による筋ジストロフィー疾患発症機序解明2017

    • Author(s)
      桑原 直之、萬谷 博、山田 健之、舘野 浩章、金川 基、小林 千浩、赤阪-萬谷 啓子、弘瀬 友理子、水野 真盛、池口 満徳6、戸田 達史、平林 淳、千田 俊哉、遠藤 玉夫、加藤 龍一
    • Organizer
      ConBio2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Carbohydrate-Binding Domain of the POMGnT1 Stem Region Modulates O-Mannosylation Sites of α-Dystroglycan2017

    • Author(s)
      Naoyuki Kuwabara, Hiroshi Manya, Takeyuki Yamada, Hiroaki Tateno, Yuriko Hirose, Mamoru Mizuno, Mitsunori Ikeguchi, Jun Hirabayashi, Toshiya Senda, Tamao Endo, Ryuichi Kato
    • Organizer
      24th International symposium on glycoconjugate (Glyco24)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fukutin-related protein (FKRP)の結晶構造と基質認識機構解析2017

    • Author(s)
      桑原 直之、萬谷 博、金川 基、今江 理恵子、田中 智博、小林 千浩、戸田 達史、水野 真盛、遠藤 玉夫、加藤 龍一
    • Organizer
      第36回日本糖質学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 糖転移酵素POMGnT1の機能同定と糖鎖認識機構解析2016

    • Author(s)
      桑原 直之, 萬谷 博, 山田 健之, 舘野 浩章, 金川 基, 小林 千浩, 赤阪-萬谷 啓子, 弘瀬 友理子, 水野 真盛, 池口 満徳, 戸田 達史, 平林 淳, 千田 俊哉, 遠藤 玉夫, 加藤 龍一
    • Organizer
      第39回分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 糖転移酵素POMGnT1の糖鎖認識機構解析2016

    • Author(s)
      桑原 直之, 萬谷 博, 山田 健之, 舘野 浩章, 金川 基, 小林 千浩, 赤阪-萬谷 啓子, 弘瀬 友理子, 水野 真盛, 池口 満徳, 戸田 達史, 平林 淳, 千田 俊哉, 遠藤 玉夫, 加藤 龍一
    • Organizer
      第35回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザかるぽーと(高知県・高知市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] A novel carbohydrate binding domain of the POMGnT1 stem region modulates O-mannosylation sites of alpha-dystroglycan2016

    • Author(s)
      N Kuwabara, H Manya, T Yamada, H Tateno, Y Hirose, M Mizuno, M Ikeguchi, J Hirabayashi, T Senda, T Endo, R Kato.
    • Organizer
      GlycoT2016
    • Place of Presentation
      Canada, Toronto
    • Year and Date
      2016-06-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 糖転移酵素 POMGnT1 のステムドメインは糖鎖を認識し、O-Man 型修飾部位の制御を行う2016

    • Author(s)
      桑原 直之, 萬谷 博, 山田 健之, 舘野 浩章, 金川 基, 小林 千浩, 赤阪-萬谷 啓子, 弘瀬 友理子, 水野 真盛, 池口 満徳, 戸田 達史, 平林 淳, 千田 俊哉, 遠藤 玉夫, 加藤 龍一
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 桑原直之研究員が GlycoT 2018 Best Poster Awardを受賞しました。

    • URL

      https://www2.kek.jp/imss/news/2018/award.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 筋ジストロフィー発症のしくみ

    • URL

      https://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20161102160000/

    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 筋ジストロフィー症発症の新たな仕組みを発見

    • URL

      https://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/2016/08/04/press20160804.pdf

    • Related Report
      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-12-27  

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