Regulatory mechanism of sialylation of N-glycans by focal adhesion kinase (FAK) and its biological significance
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22K06615
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
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| Research Institution | Tohoku Medical and Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
伊左治 知弥 東北医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (80433514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤村 務 東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (70245778)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | N-型糖鎖 / シアル酸 / PI4P / シアリルトランスフェラーゼ / GOLPH3 / シアリル化 / 細胞接着 / インテグリン / Focal adhesion kinase |
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| Outline of Research at the Start |
細胞表面のシアリル化糖鎖は癌化に伴い変化することが知られている。申請者はこれまで蛋白質による糖鎖制御に着目し、細胞接着分子インテグリンやGolgi phosphoprotein 3 が糖鎖の調節因子であることを見出してきた。インテグリンの下流の中心分子としてFocal adhesion kinase (FAK)が知られる。申請者は最近FAKの欠失によってシアリル化糖鎖が抑制されることを見出し、インテグリンのシグナルが糖鎖の生合成に重要であることがあらためて示唆されたが、調節機序の詳細が不明である。本課題は特に分子間相互作用に着目しFAKを介した新規シアリル化の誘導およびその分子機序の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞表面のシアリル化糖鎖は癌化に伴い変化することが知られている。この糖鎖の構造変化によって受容体が調節され、癌の転移などの疾患に深く関わることが示されている。糖鎖の制御には、遺伝子の発現と蛋白質レベルの2つの要因がある。我々はこれまで、蛋白質による糖鎖制御に着目し、細胞接着分子インテグリンα3と癌遺伝子Golgi phosphoprotein 3 (GOLPH3)が糖鎖の調節因子であることを明らかにした。しかし、細胞膜に発現するインテグリンがゴルジ体で行われる糖鎖修飾をどのように調節するか詳細が不明である。そのため、本研究ではインテグリンの下流シグナルの中心分子として知られるFocal adhesion kinase (FAK)に着目した。最近、我々はFAKの欠失によってシアリル化糖鎖が抑制されることを見いだし、インテグリンを介したシグナルが糖鎖の生合成に重要であることを示唆した。本課題は、FAKを介した新規シアリル化の誘導およびその分子機序の解明を目指す。さらにECM-インテグリンを介した細胞接着による新規N-型糖鎖のシアリル化制御機構とその意義を解明することを目的としている。FAKがシアリル化に及ぼす影響について、CRISPR/Cas9システムを用いてFAK遺伝子欠損細胞(KO)のHeLa細胞を作成し、レクチン染色およびフローサイトメトリーを用いて解析を行った。KO細胞では野生型細胞に比べシアリル化が低下していることが明らかとなった。さらに本年度は以前に報告しているGOLPH3とST3GAL4あるいはST6GAL1との複合体の形成が、KO細胞で低下していることが確認された。興味深いことに、ホスファチジルイノシトール4-リン酸（PI4P）の発現量がKO細胞では減少していたことが観察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
糖鎖の制御に注目し、蛋白質による糖鎖制御に着目していることが成功の一因であると考えている。特に、インテグリンα3とGOLPH3が糖鎖の調節因子であることを活用しながら、より詳細な解析に着手できている。今年度は、CRISPR/Cas9システムを用いてFAK遺伝子欠損細胞(KO)したHeLa細胞を活用しており、レクチン染色およびフローサイトメトリーを用いた解析を行った。その結果、KO細胞では野生型細胞に比べシアリル化が低下していることが確認された。さらに、KO細胞でGOLPH3とST3GAL4あるいはST6GAL1との複合体の形成が低下していることが確認され、PI4Pの発現量も減少していたことが観察された。検証に用いた複数の解析手法により、高精度なデータを得ており、おおむね順調に研究が進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究において、まずはPI4Pの発現量変化に関して、PI4KIIαやPI4KIIIβに着目し、どのように糖鎖の制御機構に関わるかを解析することが必要である。特に、ユビキチン化との関連を探ってゆく。糖鎖解析においては、HPLCやMS解析を活用し、より広範囲な解析を行うことで、より高精度のデータを得るための努力をしていく。さらに、これまでの研究に基づいて、シアリル化糖鎖の制御機構や癌転移などの疾患との関係をより詳しく解明していくことが重要であり、そうした研究を進めることが今後の目標である。これらの研究によって、シアリル化糖鎖の制御に関する新たな知見を得ることができると考えられる。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
