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Elucidation of molecular mechanisms of neuronal differentiation and search for molecular markers of neurodegenerative diseases by glycoproteomics.

Research Project

Project/Area Number 21H02617
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 InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

Kawasaki Nana  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20186167)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大橋 祥子  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特任助手 (00908709)
高倉 大輔  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特任教員 (90760231)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsグライコプロテオミクス / iPS細胞 / 神経分化 / 神経変性疾患 / 糖鎖 / デ―タ非依存的データ取得 / LC/MS/MS / O-GlcNAc / OGlcNAc / データ非依存的データ取得法 / 糖鎖合成酵素 / 分子マーカー / アルツハイマー病 / 糖鎖生合成酵素 / 神経変性疾患マーカー / バイセクト糖鎖
Outline of Research at the Start

糖鎖は分化やがん化など様々な生命現象に係わっている。しかし、神経分化や再生における糖鎖の役割は断片的にしか解明されていない。それは、ヒト神経分化・再生を時間的・空間的に再現するモデルに限界があったこと、及びタンパク質への糖鎖修飾を体系的・網羅的に解析することが困難であったことに起因する。本研究では、我々が開発したN-グライコプロテオーム解析手法を用いて、正常iPS細胞と神経変性疾患モデルiPS細胞の神経分化に伴う糖タンパク質プロファイル変化を解析することで、神経分化の分子基盤の一端を明らかにするとともに、神経変性疾患診断マーカー候補の探索を行う。

Outline of Final Research Achievements

Glycans are related to various biological phenomena and diseases, but there are limitations in the availability of glycoproteomic approaches and human neural models, and the role of glycans in neuronal differentiation and neurodegenerative diseases has remained unclear. We are investigating the development of glycoproteomic approaches and the use of iPS cell-derived nerves with the aim of searching for glycan diagnostic markers for neurodegenerative diseases. In this study, we developed an O-GlcNAc proteomic approach and combined it with a Parkinson's disease (PD) model and showed that it can be used to explore PD-related OGlcNAc modifications. We also showed that nerve-specific BA2, which was previously found in N-linked glycoproteomics of iPSCs, is involved in neuroaxonal elongation in iPSCs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々が開発しているグライコプロテオミクス手法は、微量の糖鎖修飾を定量解析できる利点がある。また、iPS細胞から作製した疾患モデルは、動物モデルでは解明できないヒト糖鎖の機能解析に適している。グライコプロテオミクス手法と、ヒト神経分化や神経変性疾患モデルを組み合わせた糖鎖研究アプローチは、これまで技術的な限界により明らかにできなかったヒト神経分化や神経変性疾患における糖鎖の役割を明らかにし、糖鎖診断マーカーおよび創薬ターゲットの特定につながるものと期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Comparative Analysis of Site-Specific N-glycosylation of LAMP1 from Breast Cancer Tissues2024

    • Author(s)
      Ohashi Shoko、Takakura Daisuke、Kobayashi Noritoshi、Tokuhisa Motohiko、Ichikawa Yasushi、Kawasaki Nana
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 175 Issue: 5 Pages: 561-572

    • DOI

      10.1093/jb/mvae001

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comprehensive Membrane <i>N</i>-Glycoproteomics Using Human Breast Cancer Cell Line Pairs2023

    • Author(s)
      Takakura Daisuke、Yoshida Haruka、Ohashi Shoko、Kawasaki Nana
    • Journal Title

      Mass Spectrometry

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: A0117-A0117

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0117

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • Year and Date
      2023-04-11
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  • [Journal Article] Beta-1,4-galactosyltransferase-3 deficiency suppresses the growth of immunogenic tumors in mice2023

    • Author(s)
      Wei Heng、Naruse Chie、Takakura Daisuke、Sugihara Kazushi、Pan Xuchi、Ikeda Aki、Kawasaki Nana、Asano Masahide
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 14 Pages: 01-14

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1272537

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] O-GalNAc glycosylation determines intracellular trafficking of APP and Aβ production2023

    • Author(s)
      Tachida Yuriko、Iijima Junko、Takahashi Kazuto、Suzuki Hideaki、Kizuka Yasuhiko、Yamaguchi Yoshiki、Tanaka Katsunori、Nakano Miyako、Takakura Daisuke、Kawasaki Nana、Saito Yuko、Manya Hiroshi、Endo Tamao、Kitazume Shinobu
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 299 Issue: 7 Pages: 104905-104905

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.104905

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative proteomics for development and manufacturing of human induced pluripotent stem cell-derived neural stem cells using data-independent acquisition mass spectrometry2023

    • Author(s)
      Takaya Urasawa, Takumi Koizumi, Kazumasa Kimura, Yuki Ohta, Nana Kawasaki
    • Journal Title

      J Proteome Res

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 1843-1854

    • DOI

      10.1021/acs.jproteome.2c00841

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  • [Journal Article] Glycoproteomic analysis of the changes in protein N-glycosylation during neuronal differentiation in human-induced pluripotent stem cells and derived neuronal cells2021

    • Author(s)
      Kazumasa Kimura, Takumi Koizumi, Takaya Urasawa, Yuki Ohta, Daisuke Takakura, Nana Kawasaki
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 11169-11169

    • DOI

      10.1038/s41598-021-90102-z

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  • [Journal Article] Postsynaptic structure formation of human iPS cell-derived neurons takes longer than presynaptic formation during neural differentiation in vitro.2021

    • Author(s)
      Togo K, , Fukusumi H, Shofuda T, Ohnishi H, Yamazaki H, Hayashi M, Kawasaki N, Takei N, Nakazawa T, Saito Y, Baba K, Hashimoto H, Sekino Y, Shirao T, Mochizuki H, Yanemura H
    • Journal Title

      Mol Brain

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 149-149

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00851-1

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  • [Presentation] O-GlcNAcプロテオミクス手法の開発とパーキンソン病モデル細胞の神経分化におけるO-GlcNAc修飾の網羅的解析2023

    • Author(s)
      保科 隼佑・浦澤 貴哉・西村 梨香・芳﨑 雅人・高倉 大輔・菅原 亨・川崎 ナナ
    • Organizer
      日本薬学会第144年会
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  • [Presentation] O-GlcNAcプロテオミクスによるパーキンソン病モデル細胞の神経分化におけるO-GlcNAc修飾の解析2023

    • Author(s)
      保科 隼佑・浦澤 貴哉・西村 梨香・芳﨑 雅人・高倉 大輔・菅原 亨・川崎 ナナ
    • Organizer
      グライコ東京2023
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  • [Presentation] ヒトiPS細胞の神経分化に伴うプロテオグリカンプロファイルの解析2023

    • Author(s)
      高下寛生、西村梨香、高倉大輔、川崎ナナ
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      グライコ東京2023
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  • [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞の神経分化に伴うプロテオグリカンプロファイルの解析2023

    • Author(s)
      高下寛生・西村梨香・川崎ナナ
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
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  • [Presentation] データ非依存的取得LC/MS/MSを用いたヒト人工多能性幹細胞神経分化におけるリン酸化タンパク質の定量解析2023

    • Author(s)
      勝野恵梨・西村梨香・高倉大輔・川崎ナナ
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
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  • [Presentation] データ非依存的取得質量分析法を用いた神経分化関連O-GlcNAc修飾タンパク質の探索2023

    • Author(s)
      保科隼佑・浦澤貴哉・西村梨香・高倉大輔・川崎ナナ
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 細胞製品製造とクオリティ・バイ・デザイン(QbD)2023

    • Author(s)
      川崎ナナ
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      第75回日本生物工学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] Proteomic and glycoproteomic approaches for development and manufacturing of human induced pluripotent stem cells derived products2023

    • Author(s)
      Takaya Urasawa, Nana Kawasaki
    • Organizer
      Asia-Oceania Mass Spectrometry Conference
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DIA-MSを利用したMAMによる細胞加工製品の品質管理戦略2023

    • Author(s)
      川崎ナナ
    • Organizer
      BMS (Biological Mass Spectrometry)
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    • Invited
  • [Presentation] データ非依存的取得法を用いた細胞内O-GlcNAc修飾タンパク質の定量解析2023

    • Author(s)
      保科隼佑・西村梨香・浦澤貴哉・高倉大輔・川崎ナナ
    • Organizer
      第71回質量分析総合討論会
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  • [Presentation] 細胞外マトリクスの違いが内胚葉分化におよぼす影響の解析2023

    • Author(s)
      河内悠華子、西村梨香、川崎ナナ
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
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  • [Presentation] ヒトiPS細胞の神経分化過程における糖転移酵素GnT-Ⅲの機能解析2023

    • Author(s)
      松嶋 華子、西村 梨香、浦澤 貴哉、川崎 ナナ
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトiPS細胞の神経及び心筋細胞分化における糖鎖の機能解明を目指した糖鎖関連酵素の網羅的解析2023

    • Author(s)
      西村梨香、浦澤貴哉、松嶋華子、河内悠華子、川崎ナナ
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      日本薬学会第143年会
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  • [Presentation] ヒトiPS細胞由来神経幹細胞の超網羅的定量プロテオミクスと分化制御因子の同定2022

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      浦澤貴哉, 西村梨香, 小泉匠, 木村一雅, 太田悠葵, 川崎ナナ
    • Organizer
      第12回レギュラトリーサイエンス学会学術集会
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  • [Presentation] DIA-MSを用いた定量プロテオミクスによるヒトiPS細胞の分化制御因子の探索2022

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      浦澤貴哉、小泉匠、木村一雅、太田悠葵、川崎ナナ
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      日本プロテオーム学会
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  • [Presentation] DIA-MSによる幹細胞の神経分化における糖鎖合成酵素の時間的プロファイリング2022

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      西村梨香、松嶋華子、浦澤貴哉、川崎ナナ
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      日本プロテオーム学会
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  • [Presentation] データ非依存的取得法を用いた定量プロテオミクスによるヒト人工多能性幹細胞の神経幹細胞分化制御機構の解明2022

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      浦澤貴哉、小泉匠、木村一雅、太田悠葵、川崎ナナ
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      第70回日本質量分析総合討論会
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  • [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞を用いた超網羅的タンパク質分析法の開発と糖転移酵素変動解析への応用2022

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      西村梨香、浦澤貴哉、小泉匠、川崎ナナ
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      第70回日本質量分析総合討論会
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  • [Presentation] グライコプロテオミクスとモダリティ開発2022

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      川崎ナナ
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      臨床プロテオゲノミクス学会
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    • Invited
  • [Presentation] iPS細胞を用いた超網羅的タンパク質分析法の開発と糖転移酵素解析への応用2021

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      西村梨香、浦澤貴哉、小泉匠、川崎ナナ
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      GlycoTOKYO
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  • [Presentation] Postsynaptic structure formation of human iPS cell-derived neurons takes longer than presynaptic formation during neural differentiation in vitro2021

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      Kazuyuki Togo, Hayato Fukusumi, Tomoko Shofuda, Hiroshi Ohnishi, Hiroyuki Yamazaki, Mariko K. Hayashi, Nana Kawasaki, Nobuyuki Takei, Takanobu Nakazawa, Yumiko Saito, Kousuke Baba, Hitoshi Hashimoto, Yuko Sekino, Tomoaki Shirao, Hideki Mochizuki, Yonehiro Kanemura
    • Organizer
      ISSCR/JSRM 2021 Tokyo International Symposium
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  • [Presentation] DIA-MSによるヒトiPS細胞由来神経幹細胞の定量プロテオーム解析2021

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      浦澤貴哉、小泉匠、木村一雅、太田悠葵、川崎、ナナ
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      日本プロテオーム学会2021年大会
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  • [Presentation] ヒトiPS細胞神経分化初期の定量プロテオーム解析2021

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      第69回日本質量分析学会総合討論会
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      木村一雅、浦澤貴哉、小泉匠、高倉大輔、太田悠葵、川崎ナナ
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      第69回日本質量分析学会総合討論会
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  • [Presentation] LC/MS/MSによるHEK293T産生アミロイド前駆体タンパク質770のO-型糖鎖解析2021

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      髙倉大輔、三浦里織、北爪しのぶ、川崎ナナ
    • Organizer
      第69回日本質量分析学会総合討論会
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      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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