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Control of secretory pathways and protein glycosylation by incorporating passport sequences

Research Project

Project/Area Number 20K21495
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
Research InstitutionCenter for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences

Principal Investigator

Kato Koichi  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (20211849)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords糖鎖 / 糖転移酵素 / ゴルジ体 / 分泌経路 / 糖鎖修飾 / 糖タンパク質
Outline of Research at the Start

本研究では、バイオ医薬において重要な糖鎖修飾に着目してそれを規定する暗号(糖鎖修飾コード)が作動する仕組みを解明し、糖鎖修飾コードを利用した糖タンパク質の分泌経路と糖鎖修飾の制御法を確立する。このことを利用すれば、糖鎖修飾コードを組み込むことによって組換え糖タンパク質に特定の糖鎖修飾をプログラムすることが可能となることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

This study attempted to elucidate the mechanism by which the passport sequences derived from blood coagulation factors function as a glycosylation code. It was found that glycoproteins having the passport sequence follow a specific route in the secretory pathway. Furthermore, this study identified a new protein that recognizes the passport sequence along the route. Furthermore, it was shown that this protein forms a complex with galactosyltransferases and enhances galactosylation of cargo glycoproteins carrying the passport sequence. On the other hand, data have also been obtained showing distinct localizations of glycosyltransferases in the trans-Golgi. This study reveals part of the molecular mechanisms governing protein glycosylation, which has been regarded as if it proceeds in an unpredictable manner.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、糖タンパク質の細胞内輸送ルートを制御することを通じて糖鎖修飾をコントロールする新たな研究の方向性を示すものである。実際、本研究に端を発して、糖転移酵素のゴルジ体内での局在を体系的に調査するプロジェクトが発動している。こうした研究を展開することで、これまでのゲノム研究では見出すことができなかった糖鎖修飾のブループリントを解読することが現実のものとなり、それに基づいてタンパク質の糖鎖修飾を自在に制御する道が拓けるものと期待される。このように本研究の成果は、基礎生命科学のみならずバイオ医薬・細胞医薬の次世代化を推進することで薬学領域に大きな波及効果をもたらす基盤を構成するものである。

Report

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

    (20 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] An Embeddable Molecular Code for Lewis X Modification Through Interaction with Fucosyltansferase 92021

    • Author(s)
      Taiki Saito, Hirokazu Yagi, Chu-Wei Kuo, Kay-Hooi Khoo, Koichi Kato
    • Journal Title

      Research Square

      Volume: -

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-1168711/v1

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 糖タンパク質の小胞体からゴルジ体への輸送効率を高めるペプチド配列の発見と応用2021

    • Author(s)
      矢木宏和,加藤晃一
    • Journal Title

      バイオサイエンスとバイオインダストリー

      Volume: 79 Pages: 472-476

    • NAID

      40022750612

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖鎖生合成アトラスの編纂に向けて:生命創成探究センターにおける糖 鎖研究の取り組み2021

    • Author(s)
      加藤晃一
    • Organizer
      ヒューマングライコームプロジ ェクト特別シンポジウム ~糖鎖 ビッグデータから生命科学・医 療の革新へ~
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生命分子科学からExCELLSへの研究展開2021

    • Author(s)
      加藤晃一
    • Organizer
      第4回 ExCELLSシンポジウム
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] An embeddable molecular code for Lewis X modification through interaction with FUT92021

    • Author(s)
      Taiki Saito, Hirokazu Yagi1, Chu-Wei Kuo, Kay-Hooi Khoo, and Koichi Kato
    • Organizer
      3rd Australasian Glycoscience Symposium (3rd AGS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パスポート配列の付加による糖タンパク質の特異的な糖鎖修飾メカニズム2021

    • Author(s)
      山田梨乃,矢木宏和,戸島拓郎,青木一洋,本田怜奈,矢木真穂,足達俊吾,加藤晃一
    • Organizer
      第40回 日本糖質学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Technical basis for the compilation of the Golgi Atlas based on the localization of glycosyltransferases2021

    • Author(s)
      Emiko Nishi, Hirokazu Yagi, Satoshi Goto, Tomomi Nemoto, Yusaku Ohta, Kazuhiro Aoki, Shinji Takada, and Koichi Kato
    • Organizer
      第4回 ExCELLSシンポジウム
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  • [Presentation] 細胞膜ラフト親和性相互作用の理解に向けた光親和性スフィンゴ糖脂質プローブの開発研究2021

    • Author(s)
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,矢木宏和,加藤晃一,水上大輝,平井 剛,安藤弘宗
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第16回「若手の力」フォーラム
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  • [Presentation] 糖タンパク質に組み込まれたLewis X修飾暗号はFUT9との相互作用を規定する2021

    • Author(s)
      齋藤泰輝,矢木宏和,Chu-Wei Kuo,Kai-Hooi Khoo,加藤晃一
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第16回「若手の力」フォーラム
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  • [Presentation] 真核生物のグリセロールリン酸修飾の生合成関連酵素であるCDP-グリセロール合成酵素の同定2021

    • Author(s)
      梅澤芙美子,矢木宏和,山崎郁弥,Chu-Wei Kuo,Kay-Hooi Khoo,志村貴也,川島博人,加藤晃一
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第16回「若手の力」フォーラム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 新規光反応性基「セレノフェン-2-イル置換型α-ケトアミド」を用いた光親和性スフィンゴ糖脂質プローブの開発と細胞膜ラフト親和性相互作用の理解に向けた応用2021

    • Author(s)
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,矢木宏和,加藤晃一,水上大輝,平井 剛,安藤弘宗
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
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  • [Presentation] 真核生物におけるグリセロールリン酸修飾の生合成に関わるCDP-グリセロール合成酵素の同定2021

    • Author(s)
      梅澤芙美子,矢木宏和,山崎郁弥,Kuo Chu-Wei,Khoo Kay Hooi,志村貴也,川島博人,加藤晃一
    • Organizer
      日本薬学会 第141年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Lewis X 修飾をもたらす暗号がキャリアタンパク質の アミノ酸配列にコードされている2020

    • Author(s)
      齋藤泰輝,矢木宏和,Chu-Wei Kuo,Kai-Hooi Khoo,加藤晃一
    • Organizer
      第84回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] パスポート配列の付加による糖タンパク質の α2,3-シアリル化亢進のメカニズム2020

    • Author(s)
      山田梨乃,矢木宏和,Charles Hellec,本田怜奈,矢木真穂,青木一洋,加藤晃一
    • Organizer
      第84回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Lewis X修飾暗号が組み込まれたタンパク質はFUT9の局在する細胞内空間に導かれる2020

    • Author(s)
      齋藤泰輝,矢木宏和,Chu-Wei Kuo,Kai-Hooi Khoo,加藤晃一
    • Organizer
      第39回 日本糖質学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] EDEM2酵素活性発揮には、TXNDC11とのジスルフィド結合形成が必要である2020

    • Author(s)
      蜷川 暁,Ginto George,矢木宏和,齋藤泰輝,住友嘉樹,石川時郎,佐久間哲史,山本 卓,今見考志,石濱 泰,加藤晃一,岡田徹也,森 和俊
    • Organizer
      第39回 日本糖質学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] A novel mammalian post-translational modification governed by a CDP-glycerol synthase2020

    • Author(s)
      Fumiko Umezawa, Hirokazu Yagi, Chu-Wei Kuo, Kay-Hooi Khoo, and Koichi Kato
    • Organizer
      第3回 ExCELLSシンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Protein-specific glycosylation controlled by sub-Golgi resident glycosyltransferases2020

    • Author(s)
      Hirokazu Yagi, Taiki Saito, Rino Yamada, Saeko Yanaka, Maho Yagi-Utsumi, Tadahi Satoh, Tatsuya Suzuki, Satoshi Goto, Tomomi Nemoto, Yusaku Ohta, Kazuhiro Aoki, Shinji Takada, and Koichi Kato
    • Organizer
      第3回 ExCELLSシンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] Lectin Purification and Analysis2020

    • Author(s)
      Tadashi Satoh and Koichi Kato
    • Total Pages
      717
    • Publisher
      Humana Press
    • ISBN
      9781071604304
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] 糖鎖生物学2020

    • Author(s)
      北島 健、佐藤 ちひろ、門松 健治、加藤 晃一
    • Total Pages
      306
    • Publisher
      名古屋大学出版会
    • ISBN
      9784815809812
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2023-01-30  

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