Glycolipid-enriched microdomain/rafts in glial networks

• Project Area: Glial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders
• Project/Area Number: 16H01335
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 大海 雄介 中部大学, 生命健康科学部, 助手 (10584758)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2017: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: ガングリオシド / アストロサイト / 脂質ラフト / EMARS / KOマウス / GD3 / グリア細胞

Outline of Annual Research Achievements

酸性スフィンゴ糖脂質、ガングリオシドは神経組織の維持や修復に関与することが分かってきたが、その分子メカニズムについては不明な点が多い。
アストロサイトにおけるガングリオシド発現パターンをflow cytometerを用いて解析した結果、正常アストロサイトにおいては、ガングリオシドGD3の発現はほとんど見られなかったが、増殖因子の一つであるPDGFBを強制発現させることによりGD3の発現誘導が起こることが明らかになった。アストロサイトは炎症時においてGD3を発現することも分かっている。そこでアストロサイトにおけるGD3の意義を解析するため、上記のGD3発現誘導アストロサイトをGD3-negativeとGD3-positiveアストロサイトに分離し、これら細胞を用いて、ガングリオシドGD3によるアストロサイトのタンパク質の脂質ラフトへの局在と機能につき、EMARS(enzyme-mediated activation of radical sources)及びMS(mass spectrometry)を用いて解析を行った。EMARSでは、生きた細胞膜上に発現する分子を標的に、標的近傍 200-300 nmの範囲に存在する分子をラベルし、標識された分子を網羅的に同定し解析することができる。そこで、GD3-positiveアストロサイトのGD3を標的として、EMARS-MS解析を行った結果、GD3近傍に存在する分子としてPDGFRα遺伝子が同定された。PDGFRαとガングリオシドの関係を検討した結果、GD3が細胞膜上に発現することによってPDGFRαが脂質ラフトに局在することが可能となり、これにより細胞に様々な炎症性シグナルを伝達することが明らかになった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inflammatory reactions in microenviron- ments, leading to melanomagenesis (2018)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Maiko Miyata, Mariko Kambe, Rika Takeuchi, Robiul H. Bhuiyan, Pu Zhang, Yuhsuke Ohmi, Keiko Furukawa
  • Journal Title: J. Clin. Cell. Immunol. Volume: 5:508 Issue: 03 Pages: 1-3
  • DOI: 10.4172/2155-9899.1000508
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ASC amino acid transporter 2, defined by enzyme-mediated activation of radical sources, enhances malignancy of GD2-positive small-cell lung cancer. (2018)
  • Author(s): Nobutoshi Esaki, Yuki Ohkawa, Noboru Hashimoto, Yuhsuke Tsuda, Yuhsuke Ohmi, Robiul H. Bhuiyan, Norihiro Kotani, Koichi Honke, Atsushi Enomoto, Masahide Takahashi, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa.
  • Journal Title: Cancer sci. Volume: 109 Issue: 1 Pages: 141-153
  • DOI: 10.1111/cas.13448
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhancement of malignant properties of human glioma cells by ganglioside GD3/GD2. (2018)
  • Author(s): Taiji Iwasawa, Pu Zhang, Yuki Ohkawa, Hiroyuki Momota, Toshihiko Wakabayashi, Yuhsuke Ohmi, Robiul H. Bhuiyan, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • Journal Title: Int. J. Oncol. Volume: 52 Pages: 1255-1266
  • DOI: 10.3892/ijo.2018.4266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sialyltransferases in autoimmune diseases (2017)
  • Author(s): 大海雄介、古川鋼一
  • Journal Title: 生化学 Volume: 89 Issue: 5 Pages: 666-672
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890666
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2017-10-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glycolipids: Essential regulator of neuro-inflammation, metabolism and gliomagenesis. (2017)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Yuhsuke Ohmi, Shuting Ji, Pu Zhang, Robiul H. Bhuiyan, Yuki Ohkawa, Orie Tajima, Noboru Hashimoto, Keiko Furukawa
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta Volume: 1861 Issue: 10 Pages: 2479-2484
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2017.06.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of B4GALNT1, an essential glycosyltransferase for the synthesis of complex gangliosides, suppresses BACE1 degradation and modulates APP processing (2016)
  • Author(s): Yamaguchi T, Yamauchi Y, Furukawa K, Ohmi Y, Ohkawa Y, Zhang Q, Okajima T, Furukawa K
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Issue: 1 Pages: 34505-34505
  • DOI: 10.1038/srep34505
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Increased a-series gangliosides positively regulate leptin/Ob receptor-mediated signals in hypothalamus of GD3 synthase-deficient mice. (2016)
  • Author(s): Ji S, Tokizane K, Ohkawa Y, Ohmi Y, Banno R, Okajima T, Kiyama H, Furukawa K and Furukawa K.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 479(3) Issue: 3 Pages: 453-460
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.09.077
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression analysis of 0-series gangliosides in human cancer cell lines with monoclonal antibodies generated using knockout mice of ganglioside synthase genes (2016)
  • Author(s): Bhuiyan RH, Kondo Y, Yamaguchi T, Tokuda N, Ohkawa Y, Hashimoto N, Ohmi Y, Yamauchi Y, Furukawa K, Okajima T, Furukawa K
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 26 Issue: 9 Pages: 984-998
  • DOI: 10.1093/glycob/cww049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A therapeutic trail of human melanoma with combined small interfering RNAs targeting adaptor molecules p130Cas and paxillin activated under expression of ganglioside GD3. (2016)
  • Author(s): Makino Y, Hamamura K, Takei Y, Bhuiyan RH, Ohkawa Y, Ohmi Y, Nakashima H, Furukawa K, Furukawa K.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: in press Issue: 8 Pages: 1753-1763
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.04.005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ganglioside GD3 enhances invasiveness via Yes activation by forming a complex of GD3/PDGFRα/Yes in gliomas (2015)
  • Author(s): Yuki Ohkawa, Hiroyuki Momota, Akira Kato, Noboru Hashimoto, Yuhsuke Tsuda, Norihiro Kotani, Koichi Honke, Akio Suzumura, Keiko Furukawa, Yuhsuke Ohmi, Atsushi Natsume, Toshihiko Wakabayashi and *Furukawa K
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 290 Issue: 32 Pages: 16043-16058
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.708834
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] グリア細胞上の脂質ラフトにおけるガングリオシドの役割 (2017)
  • Author(s): 大海雄介
  • Organizer: 生命科学系学会合同年次大会
• [Book] Progress in Molecular Biology and Translational Science./ Gangliosides in Inflammation and Neurodegeneration (2018)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Yuhsuke Ohmi, Orie Tajima, Yuki Ohkawa, Yuji Kondo, Ji Shuting, Noboru Hashimoto, Keiko Furukawa
  • Total Pages: 480
  • Publisher: Elsevior, Oxford,
  • ISBN: 9780128123416
• [Book] 脳内環境辞典「ガングリオシド」 (2017)
  • Author(s): 大海雄介
  • Total Pages: 160
  • Publisher: 株式会社メディカルドゥ
  • ISBN: 9784944157648