2017 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction and verification of O-GlcNAc modifiction in intrinsically disorder protein
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15K00412
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
伊藤 將弘 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50388112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀村 和生 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (00399437)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | O-GlcNAc修飾 / O-GlcNAc転移酵素 / O-GlcNAcase / 進化 / 修飾関連部位 / エピゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、O-GlcNAc修飾を担う2つの酵素であるO-GlcNAc転移酵素（OGT）とO-GlcNAcase（OGA）とO-GlcNAc修飾を受けるタンパク質に着目して天然変性領域（IDR）との関係も含めて進化解析を行った。OGTとOGAの解析では、ヒトOGT/OGAの相同タンパク質をゲノムワイドに検索することで付加と除去を行う酵素の有無からO-GlcNAc修飾の獲得過程を解明した。O-GlcNAc修飾を受けるタンパク質の解析では、ヒトO-GlcNAc修飾タンパク質を進化解析の基準とし、生物間での差異を確認することでO-GlcNAc修飾によるタンパク質の機能調節の解明を行った。。
その結果、OGTは真核生物全体で保存されておりOGAは動物でのみ保存されていた。O-GlcNAc修飾タンパク質は動物で保存されており、動物以外で保存されているものは13%のみであった。また、それらが持つO-GlcNAc修飾残基は脊椎動物での保存がみられた。脊椎動物ではO-GlcNAc修飾残基が保存されているだけでなく、OGT・OGAのリンカー部分もよく保存されていた。特に、OGTのリンカー部分は触媒ドメイン中に存在し、IDRであると予測された。
以上より、O-GlcNAc修飾は真核生物で進化し、オルガネラで管理されなかった糖転移酵素OGTによるGlcNAcの付加が起源であることを示唆した。次に、OGAを獲得したことによりGlcNAcの付加が可逆的な翻訳後修飾となったことで栄養センサーとなるUDP-GlcNAcの量に応じた転写・翻訳を始めとするタンパク質の機能調節が可能になったと推察された。OGTがIDRを得て基質特異性が変化したことでO-GlcNAc修飾の使われ方も急速に進化し、多様な役割をエピゲのミックスに果たすことが示唆された。
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