糖鎖修飾によるインテグリンの選別輸送ゾーンの制御とその分子機序の解明

• Project Area: Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
• Project/Area Number: 18H04868
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 顧 建国 東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (40260369)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: オルガネラ / 選別輸送 / 糖鎖 / インテグリン

Outline of Annual Research Achievements

N-型糖鎖に主に働く三つのα2,3シアル酸転移酵素（ST3Gal3、ST3Gal4とST3Gal6）は、それぞれ異なる膜受容体を特異的に修飾することを明らかにした。我々は、CRISPER/Cas9システムを用いて、それぞれ酵素欠損（KO）細胞株を作成し、インテグリンβ1やEGFRをモデル標的分子として詳細に検討した。興味深いことに、β1インテグリンのα2,3シアリル化はST3GAL4-KO細胞で低下するのに対して、EGFRのα2,3シアリル化はST3GAL6-KO細胞で低下した 。さらに、ST3GAL6-KO細胞に3つの遺伝子をそれぞれ過剰発現したところ、ST3GAL6の過剰発現のみがEGFRのα2,3シアリル化と細胞形態を回復させることができた。同様に、ST3GAL4-KO細胞にST3GAL4を過剰発現させた時のみ β1のシアリル化が回復した。即ち、異なるα2,3シアル酸転移酵素が同じ細胞内に存在していても、相補していないことを示している。これらの結果は、3種のα2,3シアル酸転移酵素がそれぞれ固有の役割をもち、異なる標的タンパク質を修飾していることを明確に示している。また、インテグリンα3とα5鎖のα2,3シアリル化は異なるシアル酸転移酵素によって修飾されることも分かった。今後、トランスゴルジネットワーク(TGN)におけるシアル酸転移酵素と膜受容体の共局在や動態とその機序の解析が必要である。
また、我々は、コアフコースが膜受容体FLT3の二量体形成や細胞内シグナルを強く制御することも見出した。現在、 FLT3の細胞表面への輸送機構を含めた分子機序を解析している。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 南通大学/大連医科大学(中国)
• [Int'l Joint Research] 大連医科大学/南通大学(中国)
• [Journal Article] ST3GAL3, ST3GAL4, and ST3GAL6 differ in their regulation of biological functions via the specificities for the α2,3‐sialylation of target proteins (2020)
  • Author(s): Qi Feng、Isaji Tomoya、Duan Chengwei、Yang Jie、Wang Yuqin、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 34 Issue: 1 Pages: 881-897
  • DOI: 10.1096/fj.201901793r
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deficiency of core fucosylation activates cellular signaling dependent on FLT3 expression in a Ba/F3 cell system (2020)
  • Author(s): Duan Chengwei、Fukuda Tomohiko、Isaji Tomoya、Qi Feng、Yang Jie、Wang Yuqin、Takahashi Shinichiro、Gu Jianguo
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 34 Issue: 2 Pages: 3239-3252
  • DOI: 10.1096/fj.201902313rr
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of the minimal N-glycosylation on integrin α5β1 required for its inhibitory effect on EGFR signaling and cell proliferation (2020)
  • Author(s): Hou Sicong、Hang Qinglei、Isaji Tomoya、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 523 Issue: 1 Pages: 226-232
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.11.188
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] EpCAM associates with integrin and regulates cell adhesion in cancer cells (2020)
  • Author(s): Yang Jie、Isaji Tomoya、Zhang Guowei、Qi Feng、Duan Chengwei、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 522 Issue: 4 Pages: 903-909
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.11.152
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A complex between phosphatidylinositol 4 kinase IIα and integrin α3β1 is required for N-glycan sialylation in cancer cells (2019)
  • Author(s): Isaji Tomoya、Im Sanghun、Kameyama Akihiko、Wang Yuqin、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 294 Issue: 12 Pages: 4425-4436
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005208
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deficiency of α1,6-fucosyltransferase promotes neuroinflammation by increasing the sensitivity of glial cells to inflammatory mediators (2019)
  • Author(s): Lu Xu、Zhang Dongmei、Shoji Hayato、Duan Chengwei、Zhang Guowei、Isaji Tomoya、Wang Yuqin、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects Volume: 1863 Issue: 3 Pages: 598-608
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2018.12.008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] N-acetylglucosaminyltransferase-I as a novel regulator of epithelial-mesenchymal transition (2019)
  • Author(s): Zhang Guowei、Isaji Tomoya、Xu Zhiwei、Lu Xu、Fukuda Tomohiko、Gu Jianguo
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 33 Issue: 2 Pages: 2823-2835
  • DOI: 10.1096/fj.201801478r
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Core fucosylation of copper transporter 1 plays a crucial role in cisplatin-resistance of epithelial ovarian cancer by regulating drug uptake (2019)
  • Author(s): Lv Xiaoxue、Song Jiazhe、Xue Kai、Li Zhi、Li Ming、Zahid Danishi、Cao Hongyu、Wang Lu、Song Wanli、Ma Tonghui、Gu Jianguo、Li Wenzhe
  • Journal Title: Molecular Carcinogenesis Volume: 58 Issue: 5 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1002/mc.22971
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Core Fucosylation of Maternal Milk N-Glycan Evokes B Cell Activation by Selectively Promoting the L-Fucose Metabolism of Gut Bifidobacterium spp. and Lactobacillus spp. (2019)
  • Author(s): Li Ming、Bai Yaqiang、Zhou Jiaorui、Huang Wei、Yan Jingyu、Tao Jia、Fan Qingjie、Liu Yang、Mei Di、Yan Qiulong、Yuan Jieli、Malard Patrice、Wang Zhongfu、Gu Jianguo、Tanigchi Naoyuki、Li Wenzhe
  • Journal Title: mBio Volume: 10 Issue: 2 Pages: 1-19
  • DOI: 10.1128/mbio.00128-19
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] O-GlcNAcylation regulates integrin-mediated cell adhesion and migration via formation of focal adhesion complexes (2018)
  • Author(s): Xu Zhiwei、Isaji Tomoya、Fukuda Tomohiko、Wang Yuqin、Gu Jianguo
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 294 Issue: 9 Pages: 3117-3124
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005923
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fucoidan Alleviates Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity via Oxidative Stress Inhibition and Nrf2 Translocation (2018)
  • Author(s): Wang Yu-qin、Wei Jin-ge、Tu Meng-jue、Gu Jian-guo、Zhang Wei
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 19 Issue: 12 Pages: 4050-4050
  • DOI: 10.3390/ijms19124050
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] β4-integrin/PI3K Signaling Promotes Tumor Progression through Galectin-3-N-glycan Complex. (2018)
  • Author(s): Yukiko Kariya, Midori Oyama, Yasuhiro Hashimoto, Jianguo Gu, Yoshinobu Kariya* (*corresponding author)
  • Journal Title: Molecular Cancer Research Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 1024-1034
  • DOI: 10.1158/1541-7786.mcr-17-0365
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A novel regulatory mechanism of N-glycan sialylation by the GOLPH3-PI4K-Integrin complex in cancer cells (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: The first Academia Sinica-Tohoku Medical and Pharmaceutical University (TPMU) Joint Symposium on Glycoscience
  • Invited
• [Presentation] Regulation of integrin functions by N-glycosylation (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: 第４２回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 糖鎖修飾によるインテグリンの選別輸送ゾーンの制御について (2019)
  • Author(s): 顧建国, 伊左治知弥, 福田友彦, 戸島拓郎, 中野明彦
  • Organizer: 第3回オルガネラゾーン 研究会
• [Presentation] A novel regulatory mechanism of N-glycan sialylation by the GOLPH3-PI4K-Integrin complex in cancer cells (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: The 11th International Symposium of Tumor Biological Diagnosis and Therapy in Nanjing
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Functional N-glycosylation in cell adhesions (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: The 5th China-Australia conference on Immunity in Tuberculosis & Wuhan University Famous Medical Scientists Forum
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] コアフコースによるグリア細胞過活性化の抑制 (2019)
  • Author(s): 福田友彦, 庄子隼人, 陸需, 張冬梅, 伊左治知弥, 顧建国
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] PI4KIIαとインテグリンα3β1の複合体形成による癌細胞におけるN-型糖鎖 の調節 (2019)
  • Author(s): 伊左治知弥, ニン ショウフン, 亀山昭彦, 福田友彦, 顧建国
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] ST3GAL3, ST3GAL4, and ST3GAL6 differ in their regulation of biological functions via the specificities for the α2,3-sialylation of target proteins (2019)
  • Author(s): Feng Qi, Tomoya Isaji, Chengwei Duan, Jie Yang, Yuqin Wang, Tomohiko Fukuda and Jianguo Gu
  • Organizer: 第13回東北糖鎖研究会
• [Presentation] 細胞内外の糖鎖発現とインテグリン機能とその制御 (2019)
  • Author(s): 顧建国，伊左治知弥，福田友彦
  • Organizer: 第38回日本糖質学会年会
• [Presentation] PI4KIIαとインテグリンα3β1の複合体形成によるN-型糖鎖調節 (2019)
  • Author(s): 伊左治知弥，ニン ショウフン，亀山昭彦，福田友彦，顧建国
  • Organizer: 第38回日本糖質学会年会
• [Presentation] α1,6フコシルトランスフェラーゼ(Fut8)欠損によるグリア細胞の活性化 (2019)
  • Author(s): 福田友彦、庄子隼人、陸需、張冬梅、伊左治知弥、顧建国
  • Organizer: 第38回日本糖質学会年会
• [Presentation] Glycosylation in cell adhesion and EMT of cancer cells and diseases (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: International Brain Workshop 2019 in Sendai: Molecular Basis and Therapeutics for Intractable Neuropsychiatry Diseases
  • Invited
• [Presentation] Significance of core fucosylation in brain and its relationship with diseases (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: 2019 International Academic Forum on Neuroinflammation and Psychopharmacology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 糖鎖修飾によるインテグリンの選別輸送ゾーンの制御とその分子機序の解明 (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: 第2回オルガネラゾーン 研究会
• [Presentation] がん細胞接着やEMTにおける糖鎖の発現とその意義 (2019)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: 第１５回臨床糖鎖研究会
  • Invited
• [Presentation] Functions of N-glycan in EMT and cancer cells: switching of EMT by N-acetylglucosaminyltransferase I (GnT-I) (2018)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: 第10回南京腫瘍診断治療国際会議
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] O-GlcNAc化が細胞接着・移動における接着斑複合体におよぼす影響 (2018)
  • Author(s): 徐志偉，張国偉，陸需，伊左治知弥，福田友彦，顧建国
  • Organizer: 第37回日本糖質学会年会
• [Presentation] GnT-Iは上皮間葉転換と間葉上皮転換を制御する (2018)
  • Author(s): 張 国偉，伊左治知弥，陸需，徐志偉，福田友彦，顧建国
  • Organizer: 第37回日本糖質学会年会
• [Presentation] α1,6-フコース転移酵素欠損によるグリア細胞の活性化 (2018)
  • Author(s): 陸需，福田友彦，庄子隼人，段程偉，張冬梅，徐志偉，張国偉，伊左治知弥，顧建国
  • Organizer: 第37回日本糖質学会年会
• [Presentation] O-GlcNAc修飾による細胞接着と細胞移動の制御 (2018)
  • Author(s): 伊左治知弥，徐志偉，福田友彦，顧建国
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] グリア細胞におけるα1,6フコースの役割に関する研究 (2018)
  • Author(s): 福田友彦，陸需，庄子隼人，張冬梅，伊左治知弥，顧建国
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] Functional expression of N-glycans in cell adhesion and EMT (2018)
  • Author(s): 顧建国
  • Organizer: The 11th International Symposium on Glycosyltransferases
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 東北医科薬科大学 薬学部 細胞制御学
  • URL: http://www.tohoku-mpu.ac.jp/laboratory/drg/index.html