人工揺らぎ環境場における糖鎖プロセシング解析

• Project Area: Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
• Project/Area Number: 23107727
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 戸谷 希一郎 成蹊大学, 理工学部, 准教授 (80360593)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 酵素 / 分子クラウディング / 細胞外マトリクス / 糖鎖 / 揺らぎ / 微小空間

Outline of Annual Research Achievements

細胞内は一般的なin vitro環境と比べて分子濃度が高く、これにより酵素活性に代表されるタンパク機能は多大な影響を受ける。我々は小胞体内のN-型糖タンパク質上の糖鎖プロセシングに注目し、これを連続的な代謝過程のモデルとしてマクロ分子クラウディング効果について検討した。生理的な糖鎖構造をもつ合成基質を用いて定量的な解析を行った結果、分子クラウディング環境下において糖鎖プロセシング前半のグルコース切断過程は加速される一方、糖鎖プロセシング後半のマンノース切断過程は減速されることが明らかとなった。さらに同様の分子クラウディング下において、レクチン様分子シャペロン「カルレティキュリン」が糖鎖プロセシング中間体とより強固に結合することも明らかにした。本研究は連続的な酵素反応過程における多様な分子クラウディング効果を明確にし、連続的な代謝過程をin vitroでアッセイする際にマクロ分子クラウディング効果を考慮することの重要性を述べている。
我々は細胞間の特殊反応場にも注目し、細胞外マトリクスによって形成される網目環境の影響を精査した。具体的にはJack Bean α-マンノシダーゼによる糖加水分解反応が、細胞外マトリクスモデルであるヒアルロン酸に由来する網目環境下においてどのような影響を受けるか検討した。その結果、細胞外マトリクス様の環境下において当該モデル反応の効率は、ある種のヒアルロン酸添加濃度においてin vitro環境での実験と比較して、1.31倍に向上することが明らかとなった。これは反応系内粘度がヒアルロン酸添加濃度の上昇に比例して向上する現象と相関せず、反応性の向上に環境場が有意に寄与したことを意味している。すなわち我々が見出した結果は、ヒアルロン酸によって構築された網目環境が酵素を捕捉し、拡散が制限された微小空間内で酵素と基質の衝突確率が向上したことを示唆している。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reconstructed Glycan Profile for Evaluation of Operating Status of the Endoplasmic Reticulum Glycoportein Quality Control (2013)
  • Author(s): Shogo Iwamoto
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 23 Pages: 121-131
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diverse Effects of Macromolecular Crowding on the Sequential Glycan Processing Pathway Involved in Glycoprotein Quality Control (2013)
  • Author(s): Hikaru Matsushima, Makoto Hirano, Yukishige Ito, Kiichiro Totani
  • Journal Title: Chem Bio Chem Volume: 14 Issue: 6 Pages: 753-758
  • DOI: 10.1002/cbic.201300028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of Jack Bean α-Mannosidase in the Presence of Hyaluronan (2012)
  • Author(s): Mayumi Nakamura, Yuka Adachi, Kiichiro Totani
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 76 Issue: 4 Pages: 856-858
  • DOI: 10.1271/bbb.110978
  • NAID: 10030752289
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent Chemical Approaches to Mimicking High-Mannose Glycanss (2012)
  • Author(s): Kiichiro Totani
  • Journal Title: Trends in Glycoscience and Glycotechnology Volume: 24 Issue: 138 Pages: 190-192
  • DOI: 10.4052/tigg.24.190
  • NAID: 10031146670
  • ISSN: 0915-7352, 1883-2113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of Hyaluronan Environments on the Stereoselectivity of an Aldol Reaction (2012)
  • Author(s): Takashi Ishikawa, Hiroto Noritake, Kiichiro Totani
  • Journal Title: Journal of the Chinese Chemical Society Volume: 59 Pages: 265-268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Beads-Assisted Mild Enrichment Procedure for Weak-Binding Lectins (2011)
  • Author(s): Kiichiro Totani, Haruka Miyazawa, Shino Kurata, Yukishige Ito
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 411 Issue: 1 Pages: 50-57
  • DOI: 10.1016/j.ab.2010.12.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Some Stereoselective Carbon-carbon Bond forming Reactions Realized by Using Sugar-derived Chiral Templates (2011)
  • Author(s): 戸谷希一郎, 高尾賢一, 只野金一
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 69 Issue: 12 Pages: 1363-1374
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.69.1363
  • NAID: 10030480459
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 小胞体マンノシダーゼ様タンパク質に対する選択的阻害剤の探索 (2013)
  • Author(s): 栗原大輝
  • Organizer: 日本化学会第９３春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀）
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いたN-結合型糖鎖の合成研究 (2013)
  • Author(s): 柴正朗樹
  • Organizer: 日本化学会第９３春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀）
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] 合成基質を用いた小胞体エンドマンノシダーゼの機能解析 (2013)
  • Author(s): 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第９３春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀）
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] クラゲ由来ムチンにより促進される糖加水分解反応 (2012)
  • Author(s): 鈴木綾
  • Organizer: 第８５回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] 再構成糖鎖プロファイルによるメタボリックシンドローム関連疾患の評価 (2012)
  • Author(s): 山谷健太
  • Organizer: 第８５回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] Effects of macromolecular crowding on the sequential glycan processing pathway (2012)
  • Author(s): Kiichiro Totani
  • Organizer: 6th International symposium “Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions”
  • Place of Presentation: Kyoto Terrsa (Japan)
  • Year and Date: 2012-12-05
• [Presentation] ゴルジ体内に存在する複合型糖鎖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 横溝里佳
  • Organizer: 第６４回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 長岡技術科学大学（新潟）
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] UGGTのアグリコン特異性解析を志向した糖ペプチドの合成研究 (2012)
  • Author(s): 工藤貴弥
  • Organizer: 第６４回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 長岡技術科学大学（新潟）
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] 多様性を志向した非天然N-結合型糖鎖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 荒木千広
  • Organizer: 第６４回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 長岡技術科学大学（新潟）
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いた高マンノース糖鎖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 岩田昂大
  • Organizer: 第102回有機合成シンポジウム
  • Place of Presentation: 早稲田大学国際会議場（東京）
  • Year and Date: 2012-11-08
• [Presentation] 非天然N-結合型糖鎖の多様性志向合成 (2012)
  • Author(s): 荒木千広
  • Organizer: 第2回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: 東京工業大学蔵前会館（東京）
  • Year and Date: 2012-10-15
• [Presentation] クラゲ由来ムチンによる糖加水分解反応の促進 (2012)
  • Author(s): 鈴木綾
  • Organizer: 第2回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: 東京工業大学蔵前会館（東京）
  • Year and Date: 2012-10-15
• [Presentation] 分子クラウディング環境における小胞体酵素群によるN-結合型糖鎖のプロセシング (2012)
  • Author(s): 平野真
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いたN-結合型糖タンパク質糖鎖の合成 (2012)
  • Author(s): 岩田昂大
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] 合成基質を用いたエンドマンノシダーゼの機能解析 (2012)
  • Author(s): 渡邊千惠
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] レクチン様分子シャペロンカルレティキュリンのアグリコン特異性解析 (2012)
  • Author(s): 足立優花
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] リポソーム封入を利用したレクチン選別法の開発 (2012)
  • Author(s): 鈴木友里絵
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] メガリン上に発現するN-型糖鎖の役割 (2012)
  • Author(s): 平野真
  • Organizer: 第３１回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] Synthetic study of N-linked oligosaccharide using selectively deprotectable common monosaccharide (2012)
  • Author(s): Kodai Iwata
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Melia Castilla Madrid (Spain)
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] Functional analysis of endo-mannosidase using synthetic glycoprobes (2012)
  • Author(s): Chie Watanabe
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Melia Castilla Madrid (Spain)
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] Specificity analysis of calreticulin, alectin-like molecular chaperone, based on thermal shift assay (2012)
  • Author(s): Yuka Adachi
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Melia Castilla Madrid (Spain)
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] Role of N-glycans on megalin in the ligand-binding activity (2012)
  • Author(s): Makoto Hirano
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Melia Castilla Madrid (Spain)
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] Lectin enrichment by glycomagnetic beads with liposome encapsulation (2012)
  • Author(s): Yurie Suzuki
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Melia Castilla Madrid (Spain)
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] 糖タンパク質糖鎖機能解析に向けた合成化学的アプローチ (2012)
  • Author(s): 戸谷希一郎
  • Organizer: サントリー生物有機化学研究所シンポジウム「生命機能を探る分子：ユニークなプローブ分子の設計と合成」
  • Place of Presentation: サントリー研究センター 大会議室（大阪）
  • Invited
• [Presentation] エンドサイトーシスレセプター、メガリン上に発現するN-型糖鎖の役割 (2012)
  • Author(s): 平野真
  • Organizer: GlycoTOKYO2012シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学薬学部（東京）
• [Presentation] 多様性を志向した非天然N-結合型コア糖鎖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 荒木千広
  • Organizer: GlycoTOKYO2012シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学薬学部（東京）
• [Presentation] 糖タンパク質糖鎖機能解析に向けた合成化学的アプローチ (2012)
  • Author(s): 戸谷希一郎
  • Organizer: 東海大学糖鎖科学研究所セミナー
  • Place of Presentation: 東海大学糖鎖科学研究所（神奈川）
  • Invited
• [Presentation] 糖タンパク質糖鎖機能解析に向けた合成化学的アプローチ (2012)
  • Author(s): 戸谷希一郎
  • Organizer: 大阪大学理学部招待講演
  • Place of Presentation: 大阪大学理学部（大阪）
  • Invited
• [Presentation] 弱い結合のレクチン探索を志向した磁気ビーズによるマイルドエンリッチ (2012)
  • Author(s): 宮澤栄夏, 伊藤幸成, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] リポソーム微小空間を用いたレクチン検出 (2012)
  • Author(s): 鈴木友里絵, 松島光, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] サーマルシフトアッセイによるレクチン様分子シャペロンカルレティキュリンの特異性解析 (2012)
  • Author(s): 足立優花, 伊藤幸成, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] リコンビナントマレクチンに対する合成高マンノース型糖鎖の結合特異性 (2012)
  • Author(s): 武田陽一, 瀬古玲, 戸谷希一郎, 松尾一郎, 伊藤幸成
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] 合成糖鎖プローブを用いたエンドマンノシダーゼの機能解析 (2012)
  • Author(s): 渡邊千恵, 岩本将吾, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] 細胞質PNGaseのペプチド特異性解析 (2012)
  • Author(s): 石原俊洋, 工藤貴弥, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] クラゲ抽出物によって加速される糖加水分解反応 (2012)
  • Author(s): 折原大介, 中村龍之介, 丑田公規, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] ヒアルロナン環境場がアルドール反応に与える影響 (2012)
  • Author(s): 石川貴士, 則竹博人, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] グルコースC-2水酸基の立体反転を用いたN-結合型オリゴ糖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 岩田昂大, 荒木千広, 岩本将吾, 三郎丸みゆき, 松崎祐二, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いたN-結合型G3M9糖鎖の合成研究 (2012)
  • Author(s): 篠田佑樹, 岩田昂大, 荒木千広, 岩本将吾, 松島光, 三郎丸みゆき, 太田尚志, 松崎祐二, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
• [Presentation] Top-down and bottom-up approaches to understanding glycan processing in the ER (2011)
  • Author(s): Kiichiro Totani, Shogo Iwamoto, Hikaru Matsushima, Miho Isoyama, Yukishige Ito
  • Organizer: Second Joint Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
  • Place of Presentation: University of Natural Resources and Life Science, Vienna (Aistria)
  • Year and Date: 2011-08-20
• [Presentation] ヒアルロン酸環境場がアルドール反応の立体選択性に与える影響 (2011)
  • Author(s): 石川貴士, 則竹博人, 丑田公規, 戸谷希一郎
  • Organizer: FCCAグライコサイエンス若手フォーラム
  • Place of Presentation: 野口研究所ホール(東京)
  • Year and Date: 2011-08-06
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いた小胞体型オリゴ糖の合成研究 (2011)
  • Author(s): 篠田佑樹, 岩本将吾, 松島光, 三郎丸みゆき, 太田尚志, 松崎祐二, 戸谷希一郎
  • Organizer: FCCAグライコサイエンス若手フォーラム
  • Place of Presentation: 野口研究所ホール(東京)
  • Year and Date: 2011-08-06
• [Presentation] クラゲムチンによって加速される糖加水分解反応 (2011)
  • Author(s): 折原大介, 中村龍之介, 丑田公規, 戸谷希一郎
  • Organizer: FCCAグライコサイエンス若手フォーラム
  • Place of Presentation: 野口研究所ホール(東京)
  • Year and Date: 2011-08-06
• [Presentation] 弱い結合のレクチンに対する磁気ビーズによるマイルドエンリッチ法 (2011)
  • Author(s): 宮澤栄夏, 伊藤幸成, 戸谷希一郎
  • Organizer: FCCAグライコサイエンス若手フォーラム
  • Place of Presentation: 野口研究所ホール(東京)
  • Year and Date: 2011-08-06
• [Presentation] 合成糖鎖を用いた糖鎖プロファイル再構成による疾患評価 (2011)
  • Author(s): 戸谷希一郎, 岩本将吾, 磯山美穂, 伊藤幸成
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第6回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学(東京)
• [Presentation] 再構成糖鎖プロファイルを用いた小胞体ストレス関連疾患の解析 (2011)
  • Author(s): 戸谷希一郎, 岩本将吾, 磯山美穂, 松尾一郎, 伊藤幸成
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] マレクチン及び変異体を用いた基質特異性解析及びグルコシダーゼII活性に与える影響 (2011)
  • Author(s): 武田陽一, 瀬古玲, 松尾一郎, 戸谷希一郎, 伊藤幸成
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] ヒアルロン酸環境場がアルドール反応の立体選択性に与える影響 (2011)
  • Author(s): 石川貴士, 則竹博人, 丑田公規, 戸谷希一郎
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] 共通単糖ユニットを用いた小胞体型オリゴ糖の合成研究 (2011)
  • Author(s): 篠田佑樹, 岩本将吾, 松島光, 三郎丸みゆき, 太田尚志, 松崎祐二, 戸谷希一郎
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] クラゲムチンによって加速される糖加水分解反応 (2011)
  • Author(s): 折原大介, 中村龍之介, 丑田公規, 戸谷希一郎
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] 弱い結合のレクチンに対する磁気ビーズによるマイルドエンリッチ法 (2011)
  • Author(s): 宮澤栄夏, 伊藤幸成, 戸谷希一郎
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: ハイブ長岡・長岡リリックホール(新潟)
• [Presentation] Top-down and bottom-up approaches to understanding glycan processing in the ER (2011)
  • Author(s): Kiichiro Totani, Shogo Iwamoto, Hikaru Matsushima, Miho Isoyama, Yukishige Ito
  • Organizer: 21^<st> International Symposium on Glycocojugates
  • Place of Presentation: University of Vienna, Vienna (Austria)
• [Presentation] The ER glycan processing profile correlate with type II diabetes (2011)
  • Author(s): Shogo Iwamoto, Yukishige Ito, Kiichiro Totani, Ichiro Matsuo
  • Organizer: 21^<st> International Symposium on Glycocojugates
  • Place of Presentation: University of Vienna, Vienna (Austria)
• [Presentation] エンドマンノシダーゼの探索を志向した分子プローブの合成研究 (2011)
  • Author(s): 渡邊千恵, 岩本将吾, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第5回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京)
• [Presentation] 細胞質PNGaseのペプチド特異性解析 (2011)
  • Author(s): 石原俊洋, 工藤貴弥, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第5回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京)
• [Presentation] サーマルシフトアッセイによるレクチン様分子シャペロンカルレティキュリンの相互作用解析 (2011)
  • Author(s): 足立優花, 伊藤幸成, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第5回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京)
• [Presentation] グルコースC-2水酸基の立体反転を用いたN-結合型オリゴ糖の合成研究 (2011)
  • Author(s): 岩田昂大, 荒木千広, 岩本将吾, 三郎丸みゆき, 松崎祐二, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第5回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京)
• [Presentation] リポソーム微小空間を用いたレクチン検出 (2011)
  • Author(s): 鈴木友里絵, 松島光, 戸谷希一郎
  • Organizer: 日本化学会第5回関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京)
• [Book] '1,4-Addition of nucleophiles to α,β-unsaturated carbonyl compounds' in "Carbohydrates-Tools for Stereoselective Synthesis" (2013)
  • Author(s): Kiichiro Totani
  • Total Pages: 396
  • Publisher: Wiley-VCH