Glycosylation machinery regulated by localization of glycosyltransferases and selective transport of substrate proteins
| Project/Area Number |
23K21358
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| Project/Area Number (Other) |
21H02625 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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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 | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
矢木 宏和 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (70565423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲賀 大輔 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (30467071)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 糖鎖修飾 / 糖転移酵素 / ゴルジ体 / 糖タンパク質 / 分泌経路 / 糖鎖 |
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| Outline of Research at the Start |
自然界に存在するタンパク質の半数以上は糖鎖による修飾を受けた糖タンパク質として存在しており、生命現象に深くかかわっている。本研究では、ゴルジ体内における糖転移酵素の局在領域を同定し、基質タンパク質がそれらの領域を適切に通過する選別輸送のメカニズムを解明することにより、糖鎖修飾の制御プログラムの実体を明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに最適化した超解像顕微鏡および電子顕微鏡の条件を活用し、培養細胞における糖転移酵素のゴルジ体内の詳細な局在を明らかにした。具体的には、Apexを融合した糖転移酵素を利用して、糖転移酵素の近傍の分子にビオチン標識を行い本標識をプローブとすることで、電子顕微鏡像において糖転移酵素の局在を明らかにすることに成功した。
特異的な糖鎖修飾を担う糖転移酵素の局在の要因を明らかにするために、近接依存性標識法により10種類を超える糖転移酵素の近傍分子の同定に成功した。また、蛍光タンパク質を融合した糖転移酵素をプローブとして、ゴルジ体分画小胞をセルソータで分離することに成功した。プロテオミクス解析により、こうしたゴルジ小胞に含まれるタンパク質を同定するとで、糖転移酵素と局在を共にする分子を明らかにすることができた。
一方で、哺乳動物細胞にフコース転移酵素9（FUT9）を過剰発現させるとLAMP-1に特異的にLewis X糖鎖の修飾が認められたことを契機として、LAMP-1中の29残基からなるセグメントがFUT9との相互作用を規定することを見出した。本セングメントは、他の糖タンパク質のC末端に連結させただけで、FUT9依存的なLewis X修飾をもたらすことから、糖鎖修飾を制御する分子コードとして活用できる可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超解像顕微鏡および電子顕微鏡を利用することにより、ゴルジ体における糖転移酵素の詳細な局在を明らかにすることに成功した。加えて、糖タンパク質分子を構成する特定のアミノ酸配列が、糖鎖部分の形成に深く関わることを見出すことができ、糖鎖修飾の制御機能の一端を明らかにすることができた。こうした結果の一部は、Communication biology誌に報告した。以上を鑑みて、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに蛍光顕微鏡や電子顕微鏡によって、ゴルジ体における詳細な糖転移酵素の局在を明らかにしてきた。一方でゴルジ体は細胞周期に応じてその構造が大きく異なることが知られている。次年度は、細胞周期の違いによってゴルジ体内の糖転移酵素の局在がどのように変化しているかを明らかにすることを目指す。
これまでに近接依存性標識やゴルジ体小胞分画法により見出してきた、基質タンパク質が細胞ルートで遭遇した分子および糖転移酵素を取り巻く分子に着目して、それらタンパク質の機能解析を引き続き実施する。
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Report
(2 results)
Research Products
(38 results)
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[Journal Article] Identification of distinct Ｎ-glycosylation patterns on extracellular vesicles from small-cell and non-small-cell lung cancers cells.2022
Author(s)
Kondo Kiyotaka, Harada Yoichiro, Nakano Miyako, Suzuki Takehiro, Fukushige Tomoko, Hanzawa Ken, Yagi Hirokazu, Takagi Koichi, Mizuno Keiko, Miyamoto Yasuhide, Taniguchi Naoyuki, Kato Koichi, Kanekura Takuro, Dohmae Naoshi, Machida Kentaro, Maruyama Ikuro, Inoue Hiromasa
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 298(6)
Issue: 6
Pages: 101950-101950
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Cancer Malignancy Is Correlated with Upregulation of PCYT2-Mediated Glycerol Phosphate Modification of α-Dystroglycan2022
Author(s)
Umezawa F, Natsume M, Fukusada S, Nakajima K, Yamasaki F, Kawashima H, Kuo CW, Khoo KH, Shimura T, Yagi H, Kato K.
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Journal Title
Int J Mol Sci.
Volume: 23
Issue: 12
Pages: 6662-6662
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Elucidation of the mechanisms of protein glycosylation controlled by passport sequence2023
Author(s)
Rio Nakano, Rino Yamada, Emiko Nishi, Taiki Saito, Kengo Inutsuka, Shungo Adachi, Takuro Tojima, Jun-ichi Furukawa, Rena Honda, Saeko Yanaka, Maho Yagi-Utsumi, Hirokazu Yagi, and Koichi Kato
Organizer
Symposium on Frontier Research for Disease-related Proteins and 2023 Korea-Japan Joint Meeting for Molecular Sciences
Related Report
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[Presentation] Promotion of sialylation of recombinant glycoprotein by tagging it with a specific sequence recognized by a cargo receptor complex2022
Author(s)
Hirokazu Yagi, Rino Yamada, Shungo Adachi, Jun-ichi Furukawa, TaikiSaito, Kengo Inutsuka, Rio Nakano, Saeko Yanaka, Rena Honda, Kazuhiro Aoki, Takuro Tojima, Maho Yagi-Utsumi, and Koichi Kato
Organizer
Sialoglyco2022
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