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Elucidation of the molecular mechanisms underlying protein-specific glycosylation and development of artificial glycoproteins

Research Project

Project/Area Number 19H03361
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionNagoya City University

Principal Investigator

Satoh Tadashi  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (80532100)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords3次元構造 / 糖鎖修飾 / 糖転移酵素 / 細胞内輸送 / 積荷受容体 / 分子メカニズム / 3次元構造 / 人工糖タンパク質
Outline of Research at the Start

糖鎖は生命現象の諸相で重要な役割を担っているが、核酸やタンパク質とは異なり、その構造形成は厳密な制御を受けておらず、それゆえに糖鎖構造は不均一性を示すものと一般に考えられている。しかしながら、近年の研究を通じて一見無秩序に見える糖鎖修飾が実際には緻密に制御されている可能性が見えてきた。本研究では、種々の構造生物学的手法を用いて「タンパク質の糖鎖修飾の特異性を決定する分子機構」を解き明かすことを目標とする。さらに得られた相互作用様式の情報をもとに、特定の糖鎖を目的の糖タンパク質に提示させる糖鎖編集技術を確立し、これを応用した人工糖タンパク質の生産技術の基盤構築を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we determined three-dimensional structure of GlcNAc transferase AGO61 involved in the initial step of glycosylation of laminin-binding glycan. We elucidated this enzyme dimerizes through the fibronectin type III domains, suggesting a formation of substrate-binding site via the inter-subunit interactions. Furthermore, through structural and functional studies of intracellular transport of blood coagulation factors mediated by cargo receptor ERGIC-53/MCFD2, we provided a new insight into molecular mechanism underlying protein-specific glycosylation governed by intracellular association between glycosyltransferases and glycoproteins.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、すでに医薬品として臨床で利用されているエリスロポエチンに対してわずか10残基のパスポート配列を付加することで分泌量が増加することを見出した。このことは、バイオ医薬品の効率的な生産につながると期待できる。また、本研究の成果では血液凝固因子の細胞内における輸送メカニズムも明らかにしていることから、血液凝固因子欠損症の発症の仕組みの理解を深めるとともに、血栓症のように血液凝固によって引き起こされる疾患の治療法の開発に貢献できる可能性がある。さらに、ラミニン結合性糖鎖合成に関わる糖転移酵素AGO61の立体構造を明らかにしており、筋ジストロフィーの発症の仕組みの理解を深めることができた。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Crystallographic snapshots of the EF-hand protein MCFD2 complexed with the intracellular lectin ERGIC-53 involved in glycoprotein transport2020

    • Author(s)
      Satoh Tadashi、Nishio Miho、Suzuki Kousuke、Yagi-Utsumi Maho、Kamiya Yukiko、Mizushima Tsunehiro、Kato Koichi
    • Journal Title

      Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications

      Volume: 76 Issue: 5 Pages: 216-221

    • DOI

      10.1107/s2053230x20005452

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improved secretion of glycoproteins using an N-glycan-restricted passport sequence tag recognized by cargo receptor2020

    • Author(s)
      Yagi Hirokazu、Yagi-Utsumi Maho、Honda Rena、Ohta Yusaku、Saito Taiki、Nishio Miho、Ninagawa Satoshi、Suzuki Kousuke、Anzai Takahiro、Kamiya Yukiko、Aoki Kazuhiro、Nakanishi Mahito、Satoh Tadashi、Kato Koichi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15192-1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速原子間力顕微鏡を用いた糖転移酵素の分子構造動態解析2021

    • Author(s)
      矢木宏和,渡辺大輝,Ganser Christian,金 明美,吉田早希,佐藤匡史,梅澤芙美子,柚木康弘,守島 健,杉山正明,内橋貴之,加藤晃一
    • Organizer
      第30回 日本バイオイメージング学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 「タンパク質の品質管理とN型糖鎖」、糖鎖生物学(北島 健、佐藤 ちひろ、門松 健治、加藤 晃一編)2020

    • Author(s)
      佐藤匡史、加藤 晃一
    • Publisher
      名古屋大学出版会
    • ISBN
      9784815809812
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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