ジストログリカン糖鎖を形成する酵素複合体の同定とその作動メカニズムの解明

• Project Area: Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
• Project/Area Number: 26110716
• 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: Nagoya City University
• Principal Investigator: 矢木 宏和 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (70565423)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2015: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2014: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 筋ジストロフィー / ラミニン結合性糖鎖 / 酵素複合体 / α-dystroglycan

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに筋ジストロフィーの原因遺伝子産物（TMEM5、FKTN、FKRP、POMK、ISPD）のノックアウト細胞を樹立した。本年度は、これらノックアウト細胞にαジストログリカンを発現させ、質量分析により、リコンビナントタンパク質上の糖鎖の構造解析を行った。その結果、本糖鎖の還元末端構造であるリン酸化3糖構造（Man-(phospate)-GlcNAc-GalNAc）の先に、リビトールリン酸が2つタンデムに結合し、その還元末端にさらにキシロースとグルクロン酸が結合した配列を見出すことができた。ISPD、FKTNおよびTMRM5のノックアウト細胞にはリン酸化3糖構造先にリビトールリン酸の付加がおきていないことから、第一番目のリビトールリン酸の付加に関与していることが考えられる。またFKRPのノックアウト細胞にはリビトールリン酸1残基の付加が認められたことら、FKRPは2つ目のリビトール付加を担っていることが予想される。こうした結果は、ごく最近報告された論文（Kanagawa et al. Cell Reports 14, 2209–2223)の結果と一致するものであった。
その一方で、プルダウンアッセイにより、FKTN、FKRP、TMEM5が3者複合体を形成していること、TMEM5がLARGEと相互作用していることを明らかとした。先行研究により、LARGEとB4GAT1が相互作用していることが報告されていることから、ゴルジに存在する原因遺伝子産物は、大きな複合体を形成していることが考えられる。このような、ラミニン結合性糖鎖の生合成に関わる酵素群が複合体を形成し、複雑なラミニン結合性糖鎖の生合成過程を担っているものと予想される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of analytical methods for profiling N- and O-linked glycans from cultured cell lines : HUPO Human Disease Glycomics/Proteome Initiative multi-institutional study (2016)
  • Author(s): Hiromi Ito et al.
  • Journal Title: Glycoconjugate J. Volume: 未定 Issue: 3 Pages: 405-415
  • DOI: 10.1007/s10719-015-9625-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Glycan structure and serum half-life of recombinant CTLA4Ig, an immunosuppressive agent, expressed in suspension-cultured rice cells with coexpression of human β1,4-galactosyltransferase and human CTLA4Ig (2015)
  • Author(s): S.H.Kang, H.S.Jung, S.J.Lee1, C.I.Park, S.M.Lim, H.Park, B.S.Kim, K.H.Na, G.J.Han, J.W.Bae, H.J.Park, K.C.Bang, B.T.Park, H.S.Hwang, I.-Soo .Jung, J.I.Kim, D.B.Oh, D.I.Kim, H.Yagi, K.Kato, D.K.Kim, and H.H.Kim
  • Journal Title: Glycoconjugate J. Volume: - Issue: 3-4 Pages: 161-172
  • DOI: 10.1007/s10719-015-9590-x
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stable isotope labeling of glycoprotein expressed in silkworms using immunoglobulin G as a test molecule (2015)
  • Author(s): H.Yagi, M.Nakamura, J.Yokoyama, Y.Zhang, T.Yamaguchi, S.Kondo, J.Kobayashi, T.Kato, E.Y.Park, S.Nakazawa, N.Hashii, N.Kawasaki, and K.Kato
  • Journal Title: J. Biomol. NMR Volume: - Issue: 2 Pages: 157-167
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9930-y
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ectopic clustering of Cajal-Retzius and subplate cells is an initial pathological feature in Pomgnt2-knockout mice, a model of dystroglycanopathy (2015)
  • Author(s): Naoki Nakagawa, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Hiromu Takematsu, and Shogo Oka
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 11163-11163
  • DOI: 10.1038/srep11163
  • NAID: 120005670888
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Importance of the side chain at position 296 of antibody Fc in interactions with FcγRIIIa and other Fcγ receptors (2015)
  • Author(s): Yuya Isoda, Hirokazu Yagi, Tadashi Satoh, Mami Shibata-Koyama, Kazuhiro Masuda, Mitsuo Satoh,Koichi Kato, and Shigeru Iida
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Issue: 10 Pages: e0140120-e0140120
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0140120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Backbone 1H, 13C, and 15N resonance assignments of the Fc fragment of human immunoglobulin G glycoprotein (2015)
  • Author(s): H.Yagi, Y.Zhang, M.Yagi-Utsumi, T.Yamaguchi, S.Iida, Y.Yamaguchi, and K.Kato
  • Journal Title: Biomol. NMR Assign. Volume: - Issue: 2 Pages: 383-6
  • DOI: 10.1007/s12104-014-9586-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Impaired O-linked N-acetylglucosaminylation in the endoplasmic reticulum by mutated EGF domain-specific O-linked N-acetylglucosamine transferase found in Adams-Oliver syndrome (2015)
  • Author(s): M.Ogawa, S.Sawaguchi, T.Kawai, D.Nadano, T.Matsuda, H.Yagi, K.Kato, K.Furukawa, and T.Okajima
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 290 Issue: 4 Pages: 2137-2149
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.598821
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NMR-based structural validation of therapeutic antibody produced in Nicotiana benthamiana (2015)
  • Author(s): H.Yagi, N.Fukuzawa, Y.Tasaka, K.Matsuo, Y.Zhang, T.Yamaguchi, S.Kondo, S.Nakazawa, N.Hashii, N.Kawasaki, T.Matsumura, and K.Kato
  • Journal Title: Plant Cell Rep. Volume: - Issue: 6 Pages: 959-968
  • DOI: 10.1007/s00299-015-1757-1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Site-specific classification of N-linked oligosaccharides of the extracellular regions of Fcγ receptor IIIb expressed in baby hamster kidney cells (2014)
  • Author(s): N.Kawasaki, T.Okumoto, Y.Yamaguchi, N.Takahashi, W.H.Fridman, C.Sautes-Fridman, H.Yagi, and K.Kato
  • Journal Title: J. Glycomics Lipidomics Volume: 4 Issue: 02 Pages: 116-116
  • DOI: 10.4172/2153-0637.1000116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 糖鎖構造生物学の最前線 (2014)
  • Author(s): 矢木宏和，矢木-内海真穂，加藤晃一
  • Journal Title: ファルマシア Volume: 50 Pages: 746-750
  • NAID: 130005246009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 分子、細胞、組織レベルにおける糖鎖の機能解析 (2016)
  • Author(s): 矢木宏和
  • Organizer: 日本大学理工学部インフォーマルセミナー
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部（東京）
  • Year and Date: 2016-01-22
  • Invited
• [Presentation] Functional analysis of causative gene products of α-dystroglycanopaty associated with the formation of laminin-binding glycans (2016)
  • Author(s): Hirokazu Yagi
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（淡路）
  • Year and Date: 2016-01-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Extracellular O-GlcNAc regulates Dll4-dependent Notch signaling in the endothelial cells and BBB/BRB maintenance (2016)
  • Author(s): Mitsutaka Ogawa, Shogo Sawaguchi, Kyosuke Takeshita, Toyoaki Murohara, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Koichi Furukawa, and Tetsuya Okajima
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（淡路）
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Extracellular O-GlcNAc modification regulates Notch signaling and blood-retina barrier maintenance (2015)
  • Author(s): 小川光貴，澤口翔伍，Bieniasz-Krzywiec Pawel，矢木宏和，加藤晃一，臼倉治郎，古川鋼一，岡島徹也
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] Functional analysis of enzymes involved in the formation of laminin-binding glycans displayed on α-dystroglycan (2015)
  • Author(s): Hirokazu Yagi and Koichi Kato
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸）
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] 硫酸化糖鎖は末梢神経系髄鞘の形成を制御する (2015)
  • Author(s): 吉村 武，半田(鳴海)麻衣，林 明子，矢木宏和，内村健治，門松健治、加藤晃一，Bruce D. Trapp，馬場広子，池中一裕
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点第12回「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 名城大学薬学部（名古屋）
  • Year and Date: 2015-11-28
• [Presentation] 細胞外O-GlcNAcの修飾に関わるEOGT変異マウスの表現形解析 (2015)
  • Author(s): Shogo Sawaguchi, Mitsutaka Ogawa, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Jiro Usukura, Koichi Furukawa, and Tetsuya Okajima
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点第12回「若手の力」フォーラム
  • Place of Presentation: 名城大学薬学部（名古屋）
  • Year and Date: 2015-11-28
• [Presentation] Application of N-glycosylation profiling by using HPLC mapping (2015)
  • Author(s): Hirokazu Yagi
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点/日本ウォーターズ共催セミナー
  • Place of Presentation: ウインクあいち（名古屋）
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Invited
• [Presentation] GlcNAc6ST-1 は N 結合型糖鎖の硫酸化を介して末梢神経系の髄鞘形成を制御する (2015)
  • Author(s): 吉村 武，林 明子，内村健治，門松健治，矢木宏和，加藤晃一，馬場広子，池中一裕
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2015-08-02
• [Presentation] 神経系における糖鎖の機能解明のための糖鎖プロファイリング技術の開発とその応用 (2015)
  • Author(s): 矢木宏和
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Invited
• [Presentation] ジストログリカン糖鎖を合成する酵素複合体の同定と機能解析 (2015)
  • Author(s): 矢木宏和
  • Organizer: 平成27年度神経糖鎖生物学 夏の班会議
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2015-06-26
• [Presentation] Biological roles of extracellular O-GlcNAc in Notch signaling,vascular development,and blood retinal barrier maintenance (2015)
  • Author(s): Mitsutaka Ogawa, Shogo Sawaguchi, Pawel Bieniasz-Krzywiec, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Jiro Usukura, Koichi Furukawa, and Tetsuya Okajima
  • Organizer: 第79回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 信州大学松本キャンパス（松本）
  • Year and Date: 2015-05-23
• [Presentation] 細胞外O-GlcNAcの修飾に関わるEOGT変異マウスの表現型解析 (2015)
  • Author(s): Shogo Sawaguchi, Mitsutaka Ogawa, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Jiro Usukura, Koichi Furukawa, and Tetsuya Okajima
  • Organizer: 第79回日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2015-05-23
• [Presentation] HPLCおよび質量分析による糖鎖の構造解析 (2015)
  • Author(s): 矢木宏和
  • Organizer: 技術情報協会セミナー「バイオ/抗体医薬品における糖鎖・タンパク質解析の基礎とバリデーション」
  • Place of Presentation: 技術情報協会（東京）
  • Year and Date: 2015-05-19
• [Presentation] Molecular mechanisms underlying the formation of functional glycans displayed on α-dystroglycan (2015)
  • Author(s): Hirokazu Yagi, Naoki Nakagawa, Shogo Oka, and Koichi Kato
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • Place of Presentation: 志摩
  • Year and Date: 2015-01-11
• [Presentation] Molecular mechanisms underlying the formation of laminin-binding glycans displayed on -dystroglycan (2014)
  • Author(s): Hirokazu Yagi, Naoki Nakagawa, Shogo Oka and Koichi Kato
  • Organizer: Sarellite Symposium II “Glycans in Neuroscience and SFG&JSCR 2014 Joint Annual Meeting
  • Place of Presentation: Honolulu
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] Role of extracellular O-GlcNAc in Notch signaling, retinal vascular development, and blood brain barrier function (2014)
  • Author(s): MItsutaka Ogawa, Pawel Bieniasz-Krzywiec, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Uiro Usukura, Koichi Furukawa and Tetsuya Okajima
  • Organizer: Sarellite Symposium II “Glycans in Neuroscience
  • Place of Presentation: Honolulu
  • Year and Date: 2014-11-16
• [Presentation] AGO61, a causative gene for dystroglycanopathy, is required for the maintenance of the basement membrane integrity and neuronal migration (2014)
  • Author(s): Naoki Nakagawa, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Shogo Oka
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Washington, DC
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] アダムズ-オリバー症候群に関連するEOGT遺伝子変異はER型O-GlcNAc修飾の欠損を引き起こす (2014)
  • Author(s): 小川光貴，河合崇生，西尾俊亮，灘野大太，松田 幹，矢木宏和，加藤晃一，古川鋼一，岡島徹也
  • Organizer: 第33回 日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] AGO61はラミニン結合性糖鎖の初期構造の形成に関与する (2014)
  • Author(s): 矢木宏和，中川直樹，齋藤拓也，戸田達史，Sz-Wei Wu，Kay-Hooi-Khoo，岡 昌吾，加藤晃一
  • Organizer: 第33回 日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] Defective O-GlcNAcylation in the endoplasmic reticulum by mutated EOGT associated with Adams-Oliver syndrome (2014)
  • Author(s): Mitsutaka Ogawa，Takami Kawai，Shunsuke Nishio，Daita Nadano，Tsukasa Matsuda，Hirokazu Yagi，Koichi Kato, Koichi Kato, Koichi Furukawa, Tetsuya Okajima
  • Organizer: 第78回 日本生化学会中部支部例会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-05-24
• [Book] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック～創薬・医療から食品開発まで～ (2015)
  • Author(s): 矢木宏和，加藤晃一
  • Total Pages: 6
  • Publisher: ㈱エヌ・ティー・エス