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Elucidation of the pathogenetic mechanisms of congenital diseases caused by the mutations in biosynthetic enzymes of heparan sulfate

Research Project

Project/Area Number 21K06552
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

Yamada Shuhei  名城大学, 薬学部, 教授 (70240017)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水本 秀二  名城大学, 薬学部, 准教授 (40443973)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsへパラン硫酸 / グリコサミノグリカン / 生合成 / 遺伝病 / ノックアウトマウス / 糖転移酵素 / EXTL3 / キシロース転移酵素 / ヘパラン硫酸
Outline of Research at the Start

ヘパラン硫酸(HS)の生合成酵素遺伝子の変異に基づく遺伝病が発症する分子メカニズムを解明するために、変異型酵素タンパク質の解析、患者由来の不死化した細胞のHSと細胞内シグナル伝達系の解析、T細胞特異的ノックアウトマウスの解析、脳特異的ノックアウトマウスの解析を行う。さらに、異常となったHSを介した細胞内シグナル伝達系を改善する方法を模索し、本疾患の治療法の開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have investigated the pathogenetic mechanisms of some genetic diseases caused by the mutations in glycosaminoglycan (GAG) biosynthetic enzymes. Their biochemical study had been limited. We have prepared a series of recombinant proteins with mutations reported to be presumable causes of such genetic diseases. The activities of recombinant enzymes were quantitively compared with those of wild-type proteins, and their reduction could be confirmed. In addition, immortalized cells were prepared from a patient with a genetic disease of a GAG biosynthetic enzyme, EXTL3. GAGs were purified from the cultured cells and their amount, disaccharide composition and chain length were analyzed. Compared with those from control subjects, they were significantly changed. We also generated three conditional knockout mice of EXTL3. T-cell-specific, brain-specific, and kidney-specific conditional knockout mice were obtained and effects on the corresponding organs were elucidated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グリコサミノグリカン生合成酵素遺伝子の変異に基づく遺伝病について、疾患発症の分子メカニズムを解明するために実験を行った。その詳細なメカニズムが解明できれば、本疾患の治療法の開発につながる。また、グリコサミノグリカン生合成酵素の欠損は、正常に機能していないシグナル伝達経路を補完するアゴニストの投与によって治療効果が現れる可能性があり、他の遺伝性疾患への波及効果も期待できる。

Report

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

    (39 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

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      Saito S, Mizumoto S, Yonekura T, Yamashita R, Nakano K, Okubo T, Yamada S, Okamura T, Furuichi T.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 18 Issue: 4 Pages: e0284292-e0284292

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0284292

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      Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada
    • Journal Title

      Frontiers in Genetics

      Volume: 12 Pages: 717535-717535

    • DOI

      10.3389/fgene.2021.717535

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  • [Presentation] T細胞特異的にヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を欠損させたマウスにおけるT細胞分化の解析2023

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      水本秀二、Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
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  • [Presentation] ヘパラン硫酸生合成酵素EXTL3をT細胞特異的に欠損させたマウスの解析2022

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      山﨑奈都、大橋礼、大橋里帆、水本秀二、山下匡、菅原明、山田修平
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  • [Presentation] グリコサミノグリカンの生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおけるグリコサミノグリカンの定量解析2021

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      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
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      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
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      水本秀二、Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
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      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
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      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • Organizer
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  • [Remarks] 名城大学薬学部病態生化学研究室

    • URL

      http://www-yaku.meijo-u.ac.jp/Research/Laboratory/pathobio/index.html

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

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