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Development of high-throughput glycan analysis system for understanding relationship between cellular metabolism and glycan biosynthesis

Research Project

Project/Area Number 21K06505
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Kinoshita Mitsuhiro  近畿大学, 薬学部, 教授 (40330279)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsマイクロチップ電気泳動 / 高スループット / 糖タンパク質糖鎖 / 代謝 / シアル酸結合様式特異的 / HepG2 / セクレトーム / 糖鎖 / レクチン
Outline of Research at the Start

糖鎖の理解は糖鎖構造解析の困難さゆえ一筋縄ではなく、未だ多くの課題が残っている。糖鎖解析に不足しているスループット性の低さは、パラレル解析が困難であることに起因している。キャピラリー/マイクロチップ電気泳動法は、マルチキャピラリーの使用によりパラレル解析を実現できる唯一の技術であるが、一部の解析例を除き、糖鎖解析法としては活用されていない。本研究は、糖鎖と代謝の関係に踏み込み、加齢や老化に伴う代謝の変動こそ糖鎖に影響を与えうることを明らかにすることに主眼しつつ、同時に糖鎖研究におけるキャピラリー/マイクロチップ電気泳動法の有用性を実証する試金石となる研究でもある。

Outline of Final Research Achievements

We developed a high-throughput glycan analysis system using a fully automatic microchip electrophoresis device, and applied the developed system to elucidate the relationship between metabolic fluctuations and glycan structure in a metabolic model using cells. The developed system was able to achieve a throughput improvement of more than 10 times compared to conventional glycan analysis. Furthermore, we applied this method to the analysis of metabolic changes caused by cell growth factors, etc., and revealed that sugar chains can change under the influence of metabolic changes that do not involve gene expression.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、マイクロチップ電気泳動装置を糖鎖解析技術として利用しつつ、糖鎖と代謝の関係に踏み込み、加齢や老化に伴う代謝の変動こそ糖鎖構造に影響を与えうる要因であることを明らかにし、同時に糖鎖研究におけるマイクロチップ電気泳動法の有用性を実証する試金石となる研究として、社会的意義は大きいと言える。

Report

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

    (19 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 糖鎖の深層理解のための分析技術2024

    • Author(s)
      木下充弘、山田佳太
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 96 Pages: 199-206

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A rapid and convenient enzyme digestion method for the analysis of N-glycans using exoglycosidase-impregnated polyacrylamide gels fabricated in an automatic pipette tip2023

    • Author(s)
      Yamamoto Sachio、Kato Naho、Wada Miki、Kinoshita Mitsuhiro
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 39 Issue: 7 Pages: 1041-1046

    • DOI

      10.1007/s44211-023-00314-8

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study of HPLC separation and fractionation of 8-aminopyrene-1,3,6-trisulfonic acid labeled N-glycans using a hydrophilic interaction chtomatography column2022

    • Author(s)
      Yamamoto S, Miyawaki N, Kawakami N, Kinoshita M, Suzuki S
    • Journal Title

      BUNSEKIKAGAKU

      Volume: 71 Pages: 333-339

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent advances and trends in sample preparation and chemical modification for glycan analysis2022

    • Author(s)
      Kinoshita Mitsuhiro、Yamada Keita
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      Volume: 207 Pages: 114424-114443

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2021.114424

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In Situ Pinpoint Photopolymerization of Phos-Tag Polyacrylamide Gel in Poly(dimethylsiloxane)/Glass Microchip for Specific Entrapment, Derivatization, and Separation of Phosphorylated Compounds2021

    • Author(s)
      Yamamoto Sachio、Yano Shoko、Kinoshita Mitsuhiro、Suzuki Shigeo
    • Journal Title

      Gels

      Volume: 7 Issue: 4 Pages: 268-268

    • DOI

      10.3390/gels7040268

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-throughput N-glycan screening method for therapeutic antibodies using a microchip-based DNA analyzer: a promising methodology for monitoring monoclonal antibody N-glycosylation2021

    • Author(s)
      Kinoshita Mitsuhiro、Nakajima Kazuki、Yamamoto Sachio、Suzuki Shigeo
    • Journal Title

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      Volume: 413 Issue: 19 Pages: 4727-4738

    • DOI

      10.1007/s00216-021-03434-0

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      山田佳太、木下充弘
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      御子柴柚子、栗須理沙、山本佐知雄、木下充弘
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      第35回バイオメディカル分析科学シンポジウム
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      椙本美樹、山本佐知雄、木下充弘
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      渡部和馬、山本佐知雄、木下充弘
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      第73回日本薬学会関西支部
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  • [Presentation] 生体試料中のマイナー酸性O-型糖鎖の解析2023

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      山田佳太、半澤 健、中嶋和紀、木下充弘
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      第42回日本糖質学会年会
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    • Author(s)
      山本佐知雄,鮎川立希,高橋佑季,木下充弘
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      山本佐知雄,矢野祥子,木下充弘
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      第73回日本電気泳動学会総会(栃木)
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    • Author(s)
      山本佐知雄,鮎川立希,鈴木茂生,木下充弘
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      第34 回バイオメディカル分析科学シンポジウム(千葉)
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  • [Presentation] 光硬化性レクチン固定化アクリルアミドゲルを利用した糖鎖のアフィニティーマイクロチップ電気泳動法の開発2022

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      山本佐知雄,鮎川立希,鈴木茂生,木下充弘
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      日本分析化学会第71年会(岡山)2022.9.14
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  • [Presentation] 増殖シグナル依存的な細胞外GlcN取り込み促進によるN-結合型糖鎖の高分岐化2022

    • Author(s)
      谷の上顕太、寺口瑠果、山本佐知雄、木下充弘
    • Organizer
      第41回日本糖質学会年会
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  • [Presentation] マイナー酸性O-結合型糖鎖の解析2022

    • Author(s)
      山田佳太、木下充弘
    • Organizer
      第41回日本糖質学会年会
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  • [Presentation] マイクロチップ電気泳動法によるN-グリカンの高スループットスクリーニング2021

    • Author(s)
      木下充弘、曽我部有司、坂本泉
    • Organizer
      第40回日本糖質学会年会
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  • [Presentation] グライコミクスをエイジング研究に活かす2021

    • Author(s)
      木下充弘
    • Organizer
      第33回バイオメディカル分析科学シンポジウム
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      2021 Research-status Report
    • Invited

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

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