細胞内レクチンとCa結合タンパク質との連携による生体機能発現の分子基盤の探求

• Project/Area Number: 21870052
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities
• Principal Investigator: 神谷 由紀子 National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities, 研究員 (00527947)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,756,000 (Direct Cost: ¥2,120,000、Indirect Cost: ¥636,000); Fiscal Year 2010: ¥1,313,000 (Direct Cost: ¥1,010,000、Indirect Cost: ¥303,000); Fiscal Year 2009: ¥1,443,000 (Direct Cost: ¥1,110,000、Indirect Cost: ¥333,000)
• Keywords: レクチン / 糖タンパク質 / 細胞内輸送 / カルシウム結合タンパク質 / 血液凝固因子

Research Abstract

本研究はL型レクチンとEFハンド型Ca^<2+>結合タンパク質の複合体形成と分子認識の実態を解明し、この複合体が担う生体機能発現メカニズムを明らかにすることを目標としている。
L型レクチン-MCFD2複合体のリガンド認識の解明
ERGIC-53とMCFD2が複合体を形成するに伴い、ERGIC-53の糖鎖結合能が変調をうけるか否かを明らかにするために、ERGIC-53-CRDとMCFD2と糖鎖の三者の間の結合実験を行うことを試みた。等温滴定カロリメトリー法を用いた解析の結果、MCFD2の存在下、非存在下においてERGIC-53-CRDと糖鎖の間で同程度の親和性を示すことが明らかとなった。また、ERGIC-53-CRDとMCFD2の相互作用は、糖鎖に依存しないことも明らかとなった。以上の結果から、ERGIC-53-CRDの糖鎖およびMCFD2との結合はそれぞれ独立に行われていることが判明した。
血液凝固因子欠乏症の発症の構造基盤
申請者は構造生物学研究を通じて、代表的なL型レクチンであるERGIC-53とCa^<2+>結合タンパク質MCFD2からなる複合体の立体構造を明らかにしている。ERGIC-53とMCFD2は血液凝固第5第8因子欠乏症の原因遺伝子産物であることから、本疾患の発症メカニズムを明らかにすることを試みた。血液灘固因子欠乏症の発症原因となる遺伝子変異体を作成し、NMR、超遠心、質量分析を駆使した解析を行ったところ、変異を導入したタンパク質では複合体を形成しないことが明らかとなった。このことより、血液凝固因子欠乏症はERGIC-53とMCFD2の複合休形成の不全によってもたらされる血液凝固因子の輸送障害により発症すると考察した。本成果は、先天性血液凝固因子障害という病気のメカニズムの理解を促すものである。

Research Products

• [Journal Article] Redox-Dependent Domain Rearrangement of Protein Disulfide Isomerase Coupled with Exposure of Its Substrate-Binding Hydrophobic Surface (2010)
  • Author(s): Serve O, Kamiya Y, Maeno A, Nakano M, Murakami C, Sasakawa H, Yamaguchi Y, Harada T, Kurimoto E, Yagi-Utsumi M, Iguchi T, Inaba Kikuchi J, Asami O, Kajino T, Oka T, Nakasako M, Kato K.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 396 Pages: 361-374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the cooperative interplay between the two causative gene products of combined factor V and factor VIII deficiency (2010)
  • Author(s): Nishio, M., Kamiya, Y., Mizushima, T., Wakatsuki, S., Sasakawa, H., Yamamoto, K., Uchiyama, S., Noda, M., McKay, A.R., Fukui, K., Hauri, H.-P., Kato, K.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 107 Pages: 4034-4039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 糖鎖によるタンパク質社会の秩序維持 (2010)
  • Author(s): 神谷由紀子, 加藤晃一
  • Journal Title: 化学工業 61 Pages: 23-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 糖鎖認識を介した糖タンパク質の細胞内運命の決定機構 (2009)
  • Author(s): 神谷由紀子、加藤晃一
  • Journal Title: 生物物理 42 Pages: 62-69
  • NAID: 10025975440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sugar-binding activity of the MRH domain in the ER alpha-glucosidase II beta subunit is important for efficient glucose trimming (2009)
  • Author(s): Hu D, Kamiya Y, Totani K, Kamiya D, Kawasaki N, Yamaguchi D, Matsuo I, Matsumoto N, Ito Y, Kato K, Yamamoto K.
  • Journal Title: Glycobiology 19 Pages: 1127-1135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human OS-9, a lectin required for glycoprotein endoplasmic reticulum-associated degradation, recognizes mannose-trimmed N-glycans (2009)
  • Author(s): Hosokawa N, Kamiya Y, Kamiya D, Kato K, Nagata K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 17061-17068
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural basis of the molecular recognition by ERGIC-53 involved in the glycoprotein traffic in the cell (2009)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Miho Nishio, Tsunehiro Mizushima, Soichi Wakatsuki, Kazuo Yamamoto, Susumu Uchiyama, Masanori Noda, Hans-Peter Hauri, Koichi Kato
  • Organizer: 20th International Symposium on Glycocojugates
  • Place of Presentation: Caribe Hilton(Puerto Rico)
  • Year and Date: 2009-11-30
• [Presentation] 糖タンパク質の品質管理を担う細胞内レクチンの分子認識 (2009)
  • Author(s): 神谷由紀子、神谷大貴、西尾美穂、加藤晃一
  • Organizer: 第8回統合バイオサイエンスシンポジウム
  • Place of Presentation: ヤマハリゾートつま恋(静岡)
  • Year and Date: 2009-11-17
• [Book] Glycobiology Research Trends (2009)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Daiki Kamiya, Reiko Urade, Tadashi Suzuki, Koichi Kato
  • Total Pages: 14
  • Publisher: NOVA Science Publishers