神経系ガングリオシドのイメージング用プローブの創製

• Project Area: Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
• Project/Area Number: 24110505
• 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: Gifu University
• Principal Investigator: 安藤 弘宗 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (20372518)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2013: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 神経系ガングリオシド / 1分子イメージング / シアル酸 / 蛍光プローブ

Research Abstract

本研究課題において、本年度では以下の成果を挙げることができた。
１．神経系ガングリオシドプローブの合成：本研究課題では、中枢神経系に高発現するb系列ガングリオシド、GD3、GD2、GD1b、GT1b、GQ1bの合成を目的とした。前年度では、末端にガラクトースまたはシアル酸一残基を有するGD1b、GT1bの蛍光プローブの合成に成功した。本年度では、GD3,GQ1bに共通するシアル酸二量体部分の末端シアル酸に蛍光を導入する手法を確立し、GD3の蛍光プローブの合成を完了した。この手法を応用することにより、GD2,GQ1ｂの合成も可能であると考えられる。また、b系列以外のガングリオシドとして、GM2のプローブの合成も完了した。
２．生細胞膜中でのガングリオシド挙動解析：本研究課題で合成したプローブを用いて、1分子イメージングによるガングリオシドの挙動解析を連携研究者の鈴木博士（京都大）の協力の下行った。元来、脂質ラフトに存在すると考えられているGPI型蛋白質（CD59)と非ラフト分子であると考えられているEGFRとの相互作用をモデルとして、蛋白質－ガングリオシドの相互作用を解析したところ、ガングリオシドは、CD59クロスリンクドメインに高い親和性を示し、ドメイン内での長期の停留を示すことが明らかとなった。また、EGFRの場合、ガングリオシドはEGFRのモノマーに対して高い親和性を有することが明らかとなった。これらは、蛋白質受容体のラフト親和性を決定する重要な相互作用である可能性を示唆するものである。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A New Chemical Approach to Human ABO Histo-Blood Group Type 2 Antigens (2014)
  • Author(s): Hara, A., Imamura, A., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • Journal Title: Molecules Volume: 19 Issue: 1 Pages: 414-437
  • DOI: 10.3390/molecules19010414
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A facile method for synthesizing selenoglycosides based on selenium-transfer to glycosyl imidate (2014)
  • Author(s): Suzuki, T., Komura, N., Imamura, A., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • Journal Title: Tetrahedron Letters Volume: 55 Issue: 11 Pages: 1920-1923
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.01.151
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glycosidation Reactions of Benzyl-Type Selenoglycoside Donors (2014)
  • Author(s): Menjo, M., Tamai, H., Ando, H., Ishida, H., Koketsu, M. and Kiso, M.
  • Journal Title: HETEROCYCLES Volume: 88 Issue: 2 Pages: 1587-1594
  • DOI: 10.3987/com-13-s(s)99
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expanded potential of seleno-carbohydrates as a molecular tool for X-ray structural determination of a carbohydrate protein complex with single/multi-wavelength anomalous dispersion phasing (2014)
  • Author(s): Suzuki, T., Makyio, H., Ando, H., Komura, N., Menjo, M., Yamada, Y., Imamura, A., Ishida, H., Wakatsuki, S., Kato, R. and Kiso, M.
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Volume: 22 Issue: 7 Pages: 2090-2101
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2014.02.023
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Extending the Glucosyl Ceramide Cassette Approach: Application in the Total Synthesis of Ganglioside GalNAc-GM1b (2013)
  • Author(s): Konishi, M., Imamura, A., Fujikawa, K., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • Journal Title: Molecules Volume: 19 Issue: 12 Pages: 15153-15181
  • DOI: 10.3390/molecules181215153
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First synthesis of a pentasaccharide moiety of ganglioside GAA-7 containing unusually modified sialic acids through the use of N-Troc-sialic acid derivative as a key unit (2012)
  • Author(s): Tamai, H., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • Journal Title: Organic Lett. Volume: 14 Issue: 24 Pages: 6342-6345
  • DOI: 10.1021/ol303122w
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ラフト分子の一分子追跡に向けた蛍光ガングリオシドプローブの合成と機能評価5 (2013)
  • Author(s): 河村奈緒子
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台市（宮城県）
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] N-Trocシアル酸誘導体を鍵化合物とする修飾シアル酸含有ガングリオシドGAA-7の全合成 (2013)
  • Author(s): 玉井秀樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台市（宮城県）
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] Novel fluorescent ganglioside probes for single molecule imaging of raft domains (2013)
  • Author(s): Hiromune Ando
  • Organizer: The Fourteenth International Membrane Research Forum
  • Place of Presentation: 京都大学 （京都）
  • Year and Date: 2013-03-15
  • Invited
• [Presentation] Development of Ganglioside Probes for Live Imaging of Lipid Rafts (2013)
  • Author(s): Komura, N.
  • Organizer: The Fourteenth International Membrane Research Forum
  • Place of Presentation: 京都大学 （京都）
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] Novel fluorescent glycolipid probe for single molecule imaging of mesoscale domain in living cell membrane (2013)
  • Author(s): N. Komura,K. G. N. Suzuki, H. Ando, R. Chadda, H. Tsuboi, T. Ikeda, K. Tanaka, H. Ishida, A. Kusumi, M. Kiso
  • Organizer: Challenges in Organic Materials & Supramolecular Chemistry (ISACS10)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Invited
• [Presentation] Development of Novel Fluorescent Glycolipid Probe for Single Molecule Imaging of Mesoscale Domain in Living Cell Membrane (2013)
  • Author(s): H. Ando
  • Organizer: 5th Asian Chemical Congress
  • Place of Presentation: Sentosa, Singapor
  • Invited
• [Presentation] ガングリオシド合成の二つの山：挑戦と実践 (2013)
  • Author(s): 安藤弘宗
  • Organizer: 第14回関西グライコフォーラム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Invited
• [Presentation] 糖鎖-タンパク質複合体のＸ線結晶構造解析を加速するためのセレン標識糖鎖プローブの開発 (2013)
  • Author(s): 鈴木達哉, 安藤弘宗, 牧尾尚能, 山田悠介, 加藤龍一, 若槻壮市, 石田秀治, 木曽真
  • Organizer: 第32回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Development of a-series gangliosides probes for imaging of raft-associated signaling. (2013)
  • Author(s): Komura, N., Suzuki, K., Ando, H., Ishida, H., Kusumi, A., Kiso, M.
  • Organizer: The 5th Asian Communications of Glycobiology and Glycotechnology
  • Place of Presentation: Khon Kaen, Thailand
• [Presentation] Synthesis and functional evaluation of fluorescent ganglioside GD1b useful for live imaging of cell membrane. (2013)
  • Author(s): Konishi, M., Suzuki, K., Imamura, A., Ando, H., Ishida, H., Kusumi, A., Kiso, M
  • Organizer: The 5th Asian Communications of Glycobiology and Glycotechnology
  • Place of Presentation: Khon Kaen, Thailand
• [Presentation] 糖鎖－タンパク質複合体のX線結晶構造解析に利用可能なセレン標識糖鎖プローブの開発 (2013)
  • Author(s): 鈴木達哉, 安藤弘宗, 牧尾尚能, 山田悠介, 加藤龍一, 若槻壮市, 石田秀治, 木曽真
  • Organizer: 第11回糖鎖科学名古屋拠点「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 神経突起伸展活性をもつガングリオシドLLG-3の構造活性相関研究 (2013)
  • Author(s): 山岸愛実, 矢部（細田）律子, 玉井秀樹, 小西美紅, 今村彰宏, 矢部富雄, 安藤弘宗, 石田秀治, 木曽真
  • Organizer: 第11回糖鎖科学名古屋拠点「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] ラフト分子の１分子イメージングに向けた蛍光ガングリオシドの合成と機能評価 (2013)
  • Author(s): 河村奈緒子, 鈴木健一, 安藤弘宗, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽 真
  • Organizer: 第32回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 脂質ラフトの一分子追跡に向けた蛍光ガングリオシドGD1bの合成と機能評価 (2013)
  • Author(s): 小西美紅, 鈴木健一, 今村彰宏, 安藤弘宗, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽真
  • Organizer: 第32回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 神経突起伸展活性をもつガングリオシドLLG-3の構造活性相関研究 (2013)
  • Author(s): 山岸愛実, 矢部（細田）律子, 玉井秀樹, 小西美紅, 今村彰宏, 矢部富雄, 安藤弘宗, 石田秀治, 木曽真
  • Organizer: 第32回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 動的ラフト科学へ一歩前進 ― 生細胞膜の1分子イメジングに向けたガングリオシドプローブの開発 (2013)
  • Author(s): 安藤弘宗
  • Organizer: 理研シンポジウム 理論と実践の連携によるグライコバイオロジーの新展開
  • Place of Presentation: 理化学研究所 （埼玉）
  • Invited
• [Presentation] ガングリオシドの化学合成で細胞膜メゾ領域に迫る (2012)
  • Author(s): 安藤弘宗
  • Organizer: 第10回日本糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京コンファレンスセンター・品川（東京）
  • Year and Date: 2012-11-28
  • Invited
• [Presentation] 糖鎖機能解明のための分子構築―細胞膜糖脂質の謎に迫る― (2012)
  • Author(s): 安藤弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会中部支部 第166回例会 若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 福井県県民会館（福井県）
  • Year and Date: 2012-11-02
  • Invited
• [Presentation] Development of Ganglioside Probes for Live Imaging of Lipid Rafts (2012)
  • Author(s): Komura, N.
  • Organizer: The 4th Asian Communication for Glycobiology and Glycotechnology
  • Place of Presentation: Jeju Island, South Korea
  • Year and Date: 2012-10-29
• [Presentation] 棘皮動物に由来する修飾シアル酸含有ガングリオシドの合成研究 (2012)
  • Author(s): 玉井秀樹
  • 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（鹿児島県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] The Total Synthesis of Neurogenic Ganglioside GAA-7 from Starfish Asterias amurensis versicolor (2012)
  • Author(s): Tamai, H.
  • Organizer: 26th International Carbohydrate Symposium (ICS2012)
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
  • Year and Date: 2012-07-22
• [Presentation] 脂質ラフトの１分子イメージングに向けた蛍光ガングリオシドの合成と機能評価 (2012)
  • Author(s): 河村奈緒子
  • Organizer: FCCAセミナー/FCCAグライコサイエンス若手 フォーラム2012
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島県）
• [Presentation] GAA-7 の合成 (2012)
  • Author(s): 玉井秀樹
  • Organizer: FCCAセミナー/FCCAグライコサイエンス若手 フォーラム2012
  • Place of Presentation: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島県）
• [Book] Sialobiology: Structure, Biosynthesis and Function. Sialic Acid Glycoconjugates in Health and Disease (2013)
  • Author(s): S. Magesh, H. Ando
  • Total Pages: 520
  • Publisher: Bentham Science Publishers
• [Book] Modern Synthetic Methods in Carbohydrate Chemistry: From Monosaccharides to Complex Glycoconjugates (2013)
  • Author(s): H. Ando, P. Rita, H. Ishida, M. Kiso
  • Total Pages: 379
  • Publisher: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA
• [Remarks] 生理活性物質学研究室ホームページ
  • URL: http://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/
• [Remarks] 生理活性物質学研究室ホームページ
  • URL: http://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/