2012 Fiscal Year Annual Research Report
Functional roles of N-glycans in regulation of neural activities
| Project Area | Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions |
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| Project/Area Number |
23110006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡 昌吾 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60233300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 ナナ 国立医薬品食品衛生研究所, 生物薬品部, 部長 (20186167)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | グルタミン酸受容体 / N型糖鎖 / HNK-1糖鎖 / ペリニューロナルネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は主に以下に示す成果が得られた。
１）N型糖鎖によるシナプス可塑性の制御機構
AMPA型グルタミン酸受容体はGluA1～4のサブユニットからなるヘテロ四量体として存在し、シナプス後膜での量的変化がシナプス可塑性の調節に重要であることが知られている。シナプス後膜での量的な変化には、細胞内から細胞表面への輸送、細胞表面での側方移動、細胞内への取り込みなどの様々な過程で調節が行われている。今年度は細胞表面上での側方移動に糖鎖がどのように関与するかを調べる目的で、まずAMPA受容体の代表的な構成サブユニットであるGluA1, GluA2の細胞表面上での動きについて領域内の鈴木博士と共同で１分子イメージング用の発現プラスミドを作成し、解析した。その結果、野生型のGluA1とGluA2の細胞表面上での拡散係数、会合時間などの様々なパラメータを得ることに成功した。
２） ペリニューロナルネット(PNN)におけるHNK-1糖鎖の役割
GlcAT-P遺伝子欠損マウスでは脳内のHNK-1糖鎖のほとんどが消失するものの一部残存しており、その局在は、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンなどの細胞外基質分子によって構成され、神経細胞体を覆うPNNと呼ばれる構造体に一致していた。このペリニューロナルネット上に発現するHNK-1糖鎖に関して解析した結果、PNNに存在するHNK-1糖鎖キャリアータンパク質がアグリカンであることを同定した。また、その生合成にはグルクロン酸転移酵素としてはGlcAT-PとGlcAT-Sと相同性の高いGlcAT-I、硫酸基転移酵素としてはHNK-1STが関与していることを示す結果を得た。さらに、aggrecanの発現ベクターを作成し、PNNに存在するHNK-1糖鎖の機能解析を進める準備を整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者は糖鎖が担う神経機能制御機構の解明を目指し、特にシナプス可塑性に重要と考えられるAMPA受容体の主要な構成サブユニットであるGluA1, GluA2のN型糖鎖付加変異体を作成し、細胞表面発現量、AMPA受容体としてのチャネル機能に及ぼす影響解析している。その結果、いくつかの重要な糖鎖の存在を明らかにしつつある。今年度は細胞表面上での側方移動に対する糖鎖の関与を明確にする目的で、まず、野生型のGluA1, GluA2を１分子イメージングで解析可能な発現ベクターを作成し、解析した。その結果、１分子イメージング用のタグを付加してもAMPA受容体としてのチャネル機能には影響しないことを電気生理学的に確認した（領域内の高宮博士との共同研究）。さらに、細胞表面上での拡散係数、会合時間などの様々なパラメータを得ることに成功した。この解析系を利用してGluA1, GluA2に発現するN型糖鎖の役割を解析する。今後本研究を継続することにより特定のN型糖鎖が細胞表面量の調節や側方拡散に関与することを明らかにし、最終的なシナプス可塑性の調節のどのステップにどの糖鎖が関与しているかを明確にできると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在主な解析ツールとして利用しているのはGluA1, GluA2の糖鎖変異体である。この解析では特定の糖鎖付加部位に存在する糖鎖が重要であることは示すことは可能であると考えられる。しかし、最終的には、脳内に発現するGluA1, GluA2の特定の糖鎖付加部位にどのような糖鎖が付加されていて、その糖鎖がどのような分子機構でAMPA受容体の輸送やチャネル機能を調節しているかを明確にする必要がある。そのためにも、脳内のGluA1, GluA2の各糖鎖付加部位にどのような糖鎖が付加されているのか知る必要がある。この糖鎖構造解析を研究分担者である川崎ナナ博士と共同で推進する。また、昨年度解析が少し遅れ気味であるHNK-1糖鎖に関する機能解析を積極的に推進することを心がける。
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| Remarks |
http://oka-lab.hs.med.kyoto-u.ac.jp
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