髄液内におけるN-GlcNAc型糖鎖生成機構の解明

• Project Area: Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
• Project/Area Number: 26110724
• 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: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 長江 雅倫 国立研究開発法人理化学研究所, 糖鎖構造生物学研究チーム, 研究員 (60619873)
• 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: 糖鎖生物学 / 構造生物学 / 糖鎖構造解析 / 髄液

Outline of Annual Research Achievements

髄液に含まれる蛋白質と血清中の蛋白質では糖鎖修飾が大きく異なっており、糖鎖構造の多様性と神経疾患との密接な関わりがクローズアップされている。例えば神経疾患の一つである特発性正常圧水頭症（iNPH）はその簡便な診断法が確立されていなかったが、最近になり髄液中のトランスフェリンの糖鎖構造がiNPHの診断マーカーとなる可能性が報告された。申請者は平成24～25年度の公募研究から生まれた融合研究により、髄液中のトランスフェリンの部位特異的な糖鎖解析から、新奇な糖鎖構造であるN-GlcNAc型糖鎖を持つ画分が存在することを見出した（Nagae et al. Glycobiology 2014）。N-GlcNAc型糖鎖はマウスのシナプス後肥厚（Postsynaptic density, PSD）を対象にした最近のプロテオミクス解析でも見出されており、神経系に特有の糖鎖構造である可能性がある。しかしながら、N-GlcNAc型糖鎖の分布や、細胞外画分におけるN-GlcNAc型糖鎖の生成メカニズムは全くといっていいほど不明である。本申請課題は、髄液内に含まれる糖蛋白質の広範な解析によって、N-GlcNAc型糖蛋白質群を同定することを第一の目的とする。さらに第二の目的として髄液におけるN-GlcNAc型糖鎖の生成メカニズムを生化学的手法および情報科学的手法により解析をし、その生理的意義を明らかにする。我々は第一の目的に沿って、これまで質量分析を用いた髄液内の網羅的な糖蛋白質解析によりN-GlcNAc型糖蛋白質を新たに一種類見出した。また第二の目的について、N-GlcNAc型糖鎖の生成が細胞外領域で起きるという作業仮説の下、髄液中の遊離糖鎖の解析を行い、血清と比較して髄液中にはほとんどN型糖鎖の代謝産物は見られないことを見出した。また新規シアル酸代謝産物を同定した。

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] Enhancement of solubility and yield of a β-glucan receptor Dectin-1 C-type lectin-like domain in Escherichia coli with a solubility-enhancement tag. Protein (2016)
  • Author(s): Dulal HP, Nagae M, Ikeda A, Morita-Matsumoto K, Adachi Y, Ohno N, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Expr Purif. Volume: 123 Pages: 97-104
  • DOI: 10.1016/j.pep.2016.04.002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal structure of human dendritic cell inhibitory receptor (DCIR) C-type lectin domain reveals the binding mode with N-glycan (2016)
  • Author(s): Nagae M, Ikeda A, Hanashima S, Kojima T, Matsumoto N, Yamamoto K, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: Mar 26 Issue: 8 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12162
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Atomic visualization of a flipped-back conformation of bisected glycans bound to specific lectins (2016)
  • Author(s): Nagae M, Kanagawa M, Morita-Matsumoto K, Hanashima S, Kizuka Y, Taniguchi N, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 (22973) Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/srep22973
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sugar recognition and protein-protein interaction of mammalian lectins conferring diverse functions (2015)
  • Author(s): Nagae M, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Curr Opin Struct Biol. Volume: 34 Pages: 108-15
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2015.08.005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In situ visualization of a glycoform of transferrin: Localization of α2,6-sialylated transferrin in the liver (2015)
  • Author(s): Yuka Matsumoto, Toshie Saito, Kyoka Hoshi, Hiromi Ito, Yoshinobu Kariya, Masamichi Nagae, Yoshiki Yamaguchi, Yoshiaki Hagiwara, Noriaki Kinoshita, Ikuo Wada, Kiyoshi Saito, Takashi Honda and Yasuhiro Hashimoto
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 157(4) Issue: 4 Pages: 211-216
  • DOI: 10.1093/jb/mvu071
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural basis for amyloidogenic peptide recognition by sorLA. (2015)
  • Author(s): Kitago Y, Nagae M, Nakata Z, Yagi-Utsumi M, Takagi-Niidome S, Mihara E, Nogi T, Kato K, Takagi J.
  • Journal Title: Nat Struct Mol Biol. Volume: 22 Issue: 3 Pages: 199-206
  • DOI: 10.1038/nsmb.2954
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A platform of C-type lectin-like receptor CLEC-2 for binding O-glycosylated podoplanin and nonglycosylated rhodocytin (2015)
  • Author(s): Nagae M, Morita-Matsumoto K, Kato M, Kaneko MK, Kato Y, Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Structure Volume: 22 Issue: 12 Pages: 1711-1722
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.09.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural change of N-glycan exposes hydrophobic surface of human transferrin (2014)
  • Author(s): Masamichi Nagae, Kana Morita-Matsumoto, Seisuke Arai, Ikuo Wada, Yuka Matsumoto, Kiyoshi Saito, Yasuhiro Hashimoto and Yoshiki Yamaguchi
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 24(8) Issue: 8 Pages: 693-702
  • DOI: 10.1093/glycob/cwu033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The α-helical region in p24γ2 subunit of p24 protein cargo receptor is pivotal for the recognition and transport of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins. (2014)
  • Author(s): Theiler R, Fujita M, Nagae M, Yamaguchi Y, Maeda Y, Kinoshita T.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 289 Issue: 24 Pages: 16835-16843
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.568311
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Atomic details of the glycosylation-dependent and independent ligand interactions of C-type lectin-like receptor-2 (CLEC-2) (2014)
  • Author(s): Masamichi Nagae, Kana Morita-Matsumoto, Masaki Kato, Mika Kaneko, Yukinari Kato and Yoshiki Yamaguchi
  • Organizer: Joint meeting of the Society for Glycobiology (SFG) and the Japanese Society of Carbohydrate Research (JSCR)
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, US
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] 血小板凝集因子受容体CLEC-2のリガンド認識機構の結晶学的研究 (2014)
  • Author(s): 長江雅倫、森田加奈、加藤雅樹、金子美華、加藤幸成、山口芳樹
  • Organizer: 日本結晶学会2014年度年会
  • Place of Presentation: 東京都文京区
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Remarks] 折れ曲がった形の糖鎖を可視化 －糖鎖構造の揺らぎの理解へ一歩前進－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160323_2/