糖鎖認識を介したタンパク質社会の秩序維持機構の構造基盤の解明

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020039
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University (2011); National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2010)
• Principal Investigator: 神谷 由紀子 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00527947)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,500,000 (Direct Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2011: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2010: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 糖鎖 / レクチン / 積荷輸送体 / 小胞体関連分解 / 立体構造解析 / 積荷輸送

Research Abstract

積荷輸送体の超分子形成と糖タンパク質の秩序制御の連関の解明
積荷輸送体の超分子形成メカニズムを解明するために、酵母のERGIC-53ホモログにあたるEmp46pとEmp47pのヘテロ多量体を研究対象とした。Emp46pおよびEmp47pのレクチン様ドメインと膜貫通領域の間に位置するコイルドコイル領域に着目し、超遠心解析等の手法を用いて溶液pHに依存した分子集合の様式を解析した。これにより、Emp46p/47pのコイルドコイル部位にはpHを感知する部位が備わっていることが示され、pH変化に応じてヘテロ多量体からホモ多量体へと変化する仕組みを明らかとすることができた。
ERADマシーナリーにおける標的糖タンパク質捕捉ユニットの分子間相互作用解析
ミスフォールド状態にある糖タンパク質は小胞体から細胞質へと逆行輸送されたのち、ユビキチンプロテアソームシステムによって分解される。糖タンパク質のERADに関わるタンパク質は、相互作用することにより超分子複合体を形成し、システムとしての作動効率を高めていると考えられる。ERADマシーナリーの構成因子の一つであるpeptide:N-glycanase(PNGase)は、プロテアソームによる分解に際して立体障害をもたらす糖鎖を、タンパク質から切除する酵素である。PNGaseは活性ドメインのN末端側にPUBドメインを有しているが、本ドメインがERADにおいていかなる役割を果たしているのか、その実体は不明であった。MRおよびフロンタルアフィニティークロマトグラフィー法を用いた相互作用解析の結果、PUBはHR23のUBLに対して特異的に結合することが明らかとなった。HR23はユビキチン鎖およびUBLと結合することができるUBAドメインを有しており、このドメインはUBLと分子内で相互作用している。このことから、PNGase-PUBがHR23のUBLを捕捉することにより、HR23のUBAがERAD基質のポリユビキチン鎖と結合することが可能な活性型へ変換されるものと考察される。

Research Products

• [Journal Article] Molecular and structural basis for N-glycan-dependent determination of glycoprotein fates in cells (2012)
  • Author(s): Y.Kamiya, T.Satoh, K.Kato
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta-General Subjects Volume: (in press) Issue: 9 Pages: 1327-1337
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2011.12.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR characterization of the interaction between the PUB domain of peptide: N-glycanase and ubiquitin-like domain of HR23. (2012)
  • Author(s): Y.Kamiya, Y.Uekusa, A.Sumiyoshi, H.Sasakawa, T.Hirao, T.Suzuki, and K.Kato
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 586 Issue: 8 Pages: 1141-1146
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.03.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of a homogeneous oligosaccharide with ^<13>C labeling by genetically engineered yeast strain. (2011)
  • Author(s): Y.Kamiya, S.Yamamoto, Y.Chiba, Y.Jigami, and K.Kato
  • Journal Title: J. Biomol. NMR Volume: 50 Issue: 4 Pages: 397-401
  • DOI: 10.1007/s10858-011-9525-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and molecular basis of carrbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets (2011)
  • Author(s): Kamiya, Y., Yagi-Utsumi, M., Yagi, H., Kato, K.
  • Journal Title: Curr.Pharm.Des. Volume: 17 Pages: 1672-1684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EDEM1 accelerates the trimming of α1,2-linked mannose on the C branch of N-glycans (2010)
  • Author(s): Hosokawa, N., Tremblay, L.O., Sleno, B., Kamiya, Y., Wada, I., Nagata, K., Kato, K., Herscovics, A
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 20 Pages: 567-575
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mannose 6-phosphate receptor homology domain-containing lectins in mammalian endoplasmic reticulum-associated degradation (2010)
  • Author(s): Hosokawa, N., Kato, K., Kamiya, Y.
  • Journal Title: Methods in Enzymology Volume: 480 Pages: 181-197
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of MRH domain-containing lectins in ERAD (2010)
  • Author(s): Hosokawa, N., Kamiya, Y., Kato, K.
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 20 Pages: 651-660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and molecular basis of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets
  • Author(s): Kamiya, Y, Yagi-Utsumi M., Yagi H., Kato K.
  • Journal Title: Current Pharmaceutical Design Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 小胞体関連分解に関わる脱糖鎖酵素はPUBドメインを介してユビキチンおよびユビキチン様ドメインと結合する (2012)
  • Author(s): 神谷由紀子、住吉晃、植草義徳、鈴木匡、加藤晃一
  • Organizer: 日本薬学会第132年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] 糖鎖認識を介したタンパク質社会の秩序維持機構の構造基盤の解明 (2011)
  • Author(s): 神谷由紀子
  • Organizer: 2011年度特定領域「タンパク質の社会」全体班会議
  • Place of Presentation: 別府湾ロイヤルホテル(大分県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-21
• [Presentation] Development of metabolic isotope-labeling techniques for NMR spectroscopic analyses of high-mannose-type oligosaccharides (2011)
  • Author(s): Yukiko Kamiya; Sayoko Yamamoto, Yasunori Chiba, Yoshifumi Jigami, Koichi Kato
  • Organizer: The International Symposium on Nuclear Magnetic resonance 2011
  • Place of Presentation: OSNABASHI Hall (Yokohama, Japan)
  • Year and Date: 2011-11-15
• [Presentation] Molecular basis of glycoprotein-fate determination through interactions with intracellular lectins (2011)
  • Author(s): Yukiko Kamiya
  • Organizer: Nagoya University Global COE Mini-Symposium : Toward Systems Glyoobiology "Biosynthesis and catabolism of glycoproteins"
  • Place of Presentation: Nagoya University (Nagoya, Japan)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] 遺伝子改変酵母を用いて安定同位体標識を施した高マンノース型糖鎖の超高磁場NMR解析 (2011)
  • Author(s): 神谷由紀子、山本さよこ、千葉靖典
  • Organizer: 糖鎖科学名古屋拠点第9回「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 河合塾岐阜校(岐阜県)
  • Year and Date: 2011-10-22
• [Presentation] Development of metabolic ^<13>C-labeling techniques for NMR analyses of high-mannose-type oligosaccharides using genetically engineered yeast strains (2011)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Sayoko Yamamoto, Yasunori Chiba, Yoshifumi Jigami, Koichi Kato
  • Organizer: The 71st Okazaki Conference on "New perspectives on molecular science of glycoconjugates"
  • Place of Presentation: Okazaki Conference Center (Okazaki, Japan)
  • Year and Date: 2011-10-13
• [Presentation] 糖タンパク質の細胞内運命決定機構の構造基盤 (2011)
  • Author(s): 神谷由紀子
  • Organizer: 生化学若い研究者の会第3回名古屋支部セミナー「生化名古屋・夏のセミナー」
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-19
• [Presentation] 安定同位体標識法と超高磁場NMR計測を用いた高マンノース型糖鎖の立体構造解析 (2011)
  • Author(s): 神谷由紀子、千葉靖典、喜多島敏彦、地神芳文、加藤晃一
  • Organizer: 日本薬学会 第131回年会
  • Place of Presentation: ツインメッセ静岡(静岡県)
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] Development of metabolic ^<13>C-labeled techniques for NMR spectroscopic analyses of high-mannose-type oligosaccharides (2010)
  • Author(s): Kamiya, Y, Chiba Y., Jigami Y., Kato K.
  • Organizer: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Hawaii (USA)
  • Year and Date: 2010-12-14
• [Presentation] Molecular basis of the glycoprotein-fate determination governed by the intracellular lectins (2010)
  • Author(s): Kamiya, Y, Nishio M., Kato K.
  • Organizer: Asian communications of glycobiology and glycotechnology
  • Place of Presentation: Taipei (Taiwan)
  • Year and Date: 2010-10-27
• [Presentation] Molecular basis of the glycoprotein-fate determination in cells (2010)
  • Author(s): Kamiya, Y, Kamiya, D., Nishio M., Kato K.
  • Organizer: The 3^<rd> International Symposium on protein community
  • Place of Presentation: Nara (Japan)
  • Year and Date: 2010-09-13
• [Presentation] 糖タンパク質の品質管理を担う超分子複合体の作動メカニズムの構造基盤の解明 (2010)
  • Author(s): 神谷由紀子、西尾美穂、加藤晃一
  • Organizer: 第8回糖鎖名古屋拠点「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋大学 VBLホール(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] Development of metabolic ^<13>C-labeling techniques for NMR structural analyses of high-mannose-type oligosaccharides (2010)
  • Author(s): Kamiya, Y, Chiba Y., Jigami Y., Kato K.
  • Organizer: 21^<st> International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Makuhari(Japan)
  • Year and Date: 2010-08-03
• [Book] Protein Folding (E.C.Walters ed.) (2011)
  • Author(s): Serve O., Kamiya,Y, Kato K.
  • Publisher: NOVA Science Publishers (New York)(in press)