糖鎖高次機能デバイス化による細胞間接着相互作用のシミュレーション解析

• Project/Area Number: 21658116
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 碓氷 泰市 静岡大学, 理事(研究担当・副学長) (50111802)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 糖鎖 / クラスター効果 / 局所表面プラズモン共鳴法(LSPR) / 自己組織化単分子膜 / 糖鎖-タンパク質相互作用 / 糖鎖-糖鎖相互作用 / バイオセンサー / ナノ粒子 / 糖鎖工学 / 糖鎖機能 / 細胞間接着 / デバイス化 / 分子認識 / 糖鎖プローブ

Research Abstract

1.細胞膜表面ミメティックスの作製
細胞膜表面糖鎖を模倣した糖鎖分子集合体(クラスター化)の構築のため、新規ジスルフィド双頭型配糖体の合成を行った。具体的には、スペーサー部構造の異なる種々の革アセチルラクトサミン(LacNAc)配糖体を
4,4'-dithiodibutyd cacidの両末端カルボキシル基に対して導入することで、各種LacNAc含有ジスルフィド双頭型配糖体を得た。また、これら双頭型配糖体は種々の糖転移酵素により糖鎖伸長が可能であり、α2,6-およびα2,3-シアリルトランスフェラーゼを用いることで双頭型配糖体の糖鎖部をヒト型やトリ型インフルエンザウイルスが認識する細胞膜表面糖鎖に変換可能であることを実証した。
2.局在表面プラズモン共鳴法の確立
金基盤上にジスルフィド基を用いて双頭型配糖体を固定化することで、ラベル化が不要な糖鎖固定化バイオセンサーを構築する事を目的として、金ナノ粒子修飾局在表面プラズモン共鳴(LSPR)基盤上への糖鎖の固定化を行った。蛍光顕微鏡を用いた観察では、LacNAc構造を認識する蛍光標識レクチン(デイゴマメレクチン;ECA)との糖鎖構造特異的な結合が観察された。また、LSPRにLacNAc含有ジスルフィド:双頭型配糖体固定化金基盤を用いたところ、糖鎖固定化によりECA(非標識)との相互作用問における最大吸光強度や最大吸収波長に違いがみられた。興味深いことに、この糖鎖-レクチン間相互作用における最大吸光強度や最大吸収波長は固定化糖鎖であるLacNAc含有ジスルフィド双頭型配糖体のスペーサー構造(アルキル鎖長など)によっても変化する事が示された。また、酸性糖であるシアロ型糖鎖を固定化した場合は、中性糖のときとは異なる光学特性を示すことも明らかとなった。以上の結果より、金ナノ粒子修飾LSPR法を用いることで、ラベル化が不要な糖鎖固定化バイオセンサーを開発した。さらに、高感度の光学的バイオセンサーを設計する際に、本糖鎖プローブの糖鎖構造及びスペーサー構造の重要性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Label-free detection of oligosaccharide-lectin interaction using plasmonic optical device for glycomics application (2011)
  • Author(s): Endo, T., Matsuda, S., Obara, T., Chuma, Y., Ogata, M., Yanagida, Y., Hatsuzawa, T., Usui, T.
  • Journal Title: Sensor.Mater. Volume: 23 Pages: 135-146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lactosylamidine-based affinity purification for cellulolytic enzymes EG I and CBH I form Hypocrea jecorina and their properties (2010)
  • Author(s): Ogata, M., Kameshima, Y., Hattori, T., Michishita, K., Suzuki, T., Kawagishi, H., Totani, K., Hiratake, J., Usui, T.
  • Journal Title: Carbohydr.Res. Volume: 345 Pages: 2623-2629
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular design of fluorescent labeled glycosides as acceptor substrates for sialy Itransferases (2010)
  • Author(s): Ogata, M., Obara, T., Chuma, Y., Murata, T., Park, E.Y., Usui, T.
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem. Volume: 74 Pages: 2287-2292
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemoenzymatic synthesis of glycan-arranged polymeric inhibitors against influenza virus infection (2010)
  • Author(s): Ogata, M., Murata, T., Park, E.Y.Usui, T.
  • Journal Title: J.Appl.Glycosci. Volume: 57 Pages: 137-144
  • NAID: 10026168114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular design of N-linked tetravalent glycosides bearing N-acetylglucosamine, N,N'-diacetylchitobiose and N-acetyllactosamine : Analysis of cross-linking activities with WGA and ECA lectins (2010)
  • Author(s): Masaka, R., Ogata, M., Misawa, Y., Yano, M., Hashimoto, C., Murata, T., Kawagishi, H., Usui, T.
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem. Volume: 18 Pages: 621-629
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular design of N-linked tetravalent glycosides bearing N-acetyl-glucosamine, N,N'-diacetylchitobiose and N-acetyllactosamine (2010)
  • Author(s): Ryuichi Masaka
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 18 Pages: 621-629
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Membrane microdomains from early gastrula embryos of medaka, Oryzias, are a platform of E-cadherin- and carbohydrate-mediated cell-cell interactions during epibody (2009)
  • Author(s): Tomoko Adachi
  • Journal Title: Glycoconjugate Journal 26 Pages: 285-299
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemoenzymatic synthesis of sialoglycopeptides as glycomimetics to block infection by avian and human influenza virus (2009)
  • Author(s): Makoto Ogata
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry 20 Pages: 538-549
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シアロ型多価糖鎖配位体とニホンニワトコレクチンとの凝集メカニズムの解析 (2012)
  • Author(s): 梅村征一郎、尾形慎、村田健臣、朴龍洙、中村直樹、松尾一郎、碓氷泰市
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(京都府)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] フコシル三糖及び五糖含有新規4価配位体の合成 (2012)
  • Author(s): 森大地、尾形慎、朴龍洙、碓氷泰市
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(京都府)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Lactosylamidine-based affinity purification for cellulolytic enzymes EG I and CBH I and analysis of their condensation and transglycosylation reactions (2010)
  • Author(s): Ogata, M., Kameshima, Y., Hattori, T., Totani, K., Nakamura, T., Koshino, H., Hiratake, J., Usui, T.
  • Organizer: Plant polysaccharide and applied glycoscience workshop (PPAGW)
  • Place of Presentation: The Sasakawa Hall(東京都)
• [Presentation] シアロ型多価配糖体の設計とレクチンとの相互作用解析 (2009)
  • Author(s): 矢野恵美
  • Organizer: 日本糖質学会
  • Place of Presentation: 飛騨世界生活文化センター
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Book] Molecular design of multivalent glycosides bearing GlcNAc, (GlcNAc)_2 and LacNAc : Analysis of cross-linking activities with WGA and ECA lectins (2011)
  • Author(s): Ogata, M., Misawa, Y., Usui, T.
  • Total Pages: 18
  • Publisher: INTEC open access publisher Biosensors-Emerging Materials and Applications ISBN 978-953-307-328-6