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The sialate sulfotransferase in vertebrates: Identification and significance

Research Project

Project/Area Number 19K05812
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Kitajima Ken  名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (80192558)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords硫酸化シアル酸 / シアル酸 / 糖鎖 / 逆遺伝学 / メダカ / 酵素 / 硫酸転移酵素 / 遺伝子編集技術 / 硫酸化転移酵素 / 硫酸基転移酵素
Outline of Research at the Start

糖鎖付加はタンパク質の主要な翻訳後修飾のひとつである。その糖鎖の最末端の糖残基は通常シアル酸が占めており、細胞認識や接着を媒介・制御する機能を担っていることが広く知られている。しかし、そのシアル酸が更に硫酸化やアセチル化修飾される場合があることはあまり知られておらず、その修飾シアル酸の存在意義も明らかにされていない。本研究は、硫酸化に着目して、その生物学的意義の解明を目指す。具体的には、シアル酸硫酸転移酵素の遺伝子の同定、酵素の性質の解明、遺伝子ノックアウト動物の作出を行う。

Outline of Final Research Achievements

Glycosylation is a major modification of proteins and lipids. The non-reducing termini are usually occupied by sialic acid residues to play various biological roles. However, very little have been known about the fact that the sialic acid residues are further modified by sulfation and acetylation. The significance of the modified sialic acids has not yet been clarified, either. This study sought to reveal the biological significance of the modified sialic acids, focusing on the sulfation. In this study, we for the first time identified two different sialate: O-sulfonyltransferase genes, and determined the intracellular localization and substrate specificity of the enzymes. In addition, we generated the gene-knocout medaka for the two genes, respectively, and found that they are lethal in their young fry. Taken together, we could first demonstrate that the sulfation of sialic acdis is essential for the organism.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、脊椎動物においてシアル酸の硫酸化が生存に対して根本的に重要であることを明らかにした。このことは、哺乳類では1981年に最初に硫酸化シアル酸の存在が発見されて以来、長期におよぶ生物学の謎であったその謎を解き明かしたことになりその学術的意義は大きい。また、本研究ではシアル酸の硫酸化を触媒する酵素とその遺伝子を同定した。ノックアウト動物の病的な表現型から、この酵素遺伝子の不全が原因となる病気が想定され、その探索や創薬的医療的応用への展開が可能になる点でも社会的意義が大きい。さらに、硫酸化シアル酸の性質解明を通じて、有用物質生産・材料利用などの応用領域に対するインパクトも期待できる。

Report

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

    (6 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Lille/CNRS(フランス)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] A point-mutation in the C-domain of CMP-sialic acid synthetase leads to lethality of medaka due to protein insolubility2021

    • Author(s)
      Wu Di、Arakawa Hiromu、Fujita Akiko、Hashimoto Hisashi、Hibi Masahiko、Naruse Kiyoshi、Kamei Yasuhiro、Sato Chihiro、Kitajima Ken
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 23211-23211

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01715-3

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sialic acid sulfation is induced by the antibiotic treatment in mammalian cells.2020

    • Author(s)
      Nursah Ertunc, Chihiro Sato, Ken Kitajima
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology and Biochemistry

      Volume: 84 Issue: 11 Pages: 2311-2318

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1792763

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] The expression of sulfated sialic acids (SiaS) is dynamically regulated in mammalian cells2020

    • Author(s)
      Ken KItajima, Nursah Ertunc, Chihiro Sato
    • Organizer
      Society for Glycobiology Meeting
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 哺乳類細胞表面シアル酸の硫酸化は抗生物質G418によって発現誘導される2020

    • Author(s)
      Ertunc Nursah, 佐藤ちひろ, 北島健
    • Organizer
      第39回日本糖質学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 脊椎動物における硫酸化シアル酸の存在、生合成および生物学的重要性の解明2019

    • Author(s)
      Nursah Ertunc、Thanyaluck Phitak、藤田洋、佐藤ちひろ、北島健
    • Organizer
      第38回日本糖質学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-03-23  

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