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2016 Fiscal Year Research-status Report

抗花粉症薬剤の開発を目指した機能性糖鎖ポリマーの作製と細胞性免疫活性解析(国際共同研究強化)

Research Project

Project/Area Number 15KK0282
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

前田 恵  岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (20434988)

Project Period (FY) 2015 – 2017
Keywords核細胞質レクチン / 環境ストレス / 遊離N-グリカン / aPNGase / ENGase / pseudomonas syringae / ハイマンノース型糖鎖 / 糖鎖ポリマー
Outline of Annual Research Achievements

環境ストレス(塩,乾燥,気温,微生物感染など)により植物細胞の核と細胞質に発現誘導する「核細胞質レクチン」が,リガンドとなる「糖鎖」と,どのように相互作用し生理機能を担っているかは未だ解明されていない。一方で,糖タンパク質から切り離された遊離N-グリカンは植物の分化・生長や果実熟成を促進するホルモン様活性を有すると予想されている。そこで本研究では,「植物N-グリカンが核細胞質レクチンと相互作用し,植物生理に関わる新しいシグナル経路となることを明らかにする」ことを目的とした。そこで本年度は,(1)A. thalianaのN-グリカン遊離酵素である酸性PNGase(aPNGase)欠損体およびエンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ(ENGase)欠損体を用いて,NaCl処理(50,100 mM)による発芽率を解析した。その結果,いずれの欠損体についても,野生株と同様に100 mMのNaCl処理で発芽率が低下した。続いてpseudomonas syringaeによる感染への影響を感染領域(%)とpseudomonas syringaeのゲノム量から解析したが,いずれの欠損体も野生株との間に大きな違いは認められなかった。(2)これまでに作製したハイマンノース型糖鎖を多数結合させた糖鎖ポリマーを用いて,レクチン活性を検出する新しい実験系の確立を行った。(3)植物抗原性糖鎖の代謝分解に関わるトマトα1,3/4-fucosidaseの候補遺伝子について,細胞内局在解析をタバコBY2細胞とN. benthamianaを用いて試みた。またトマトα1,3/4-fucosidaseの候補遺伝子Solyc11g006910の遺伝子産物について昆虫細胞Sf9による組換えタンパク質の発現と酵素学的諸性質の検討を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は,(1)4月から10月まで約6ヶ月間ゲント大学に滞在し,A. thalianaのaPNGase欠損体およびENGase欠損体について,非生物(NaCl)・生物(pseudomonas syringae)による環境ストレス実験を行った。変異体の結果は,野生株の結果と比較して大差なかった。得られた成果は,10th Tri-National Arabidopsis Meeting 9月14~16日(ウィーン,オーストリア)にてポスター発表した。また,Aphidによる環境ストレス実験も計画したが,実験手法を学ぶところまでに留まった。今回の滞在中には,ウィーン大学のRichard Strasser先生と新しく共同研究を始めることになった。(2)3月の3週間に渡るゲント大学滞在中には,糖鎖ポリマーとレクチンの相互作用評価方法を確立するための予備実験を行った。(3)植物抗原性糖鎖の代謝分解に関わるトマトα1,3/4-fucosidaseの候補遺伝子について,細胞内局在解析をタバコBY2細胞とN. benthamianaを用いて試みた。5月から10月までの約5ヶ月は,Dr. Md. Ziaur Rahmanを特任助教として雇用し,日本でトマトα1,3/4-fucosidaseに関する研究を進めてもらった。

Strategy for Future Research Activity

(1)A. thalianaのaPNGase欠損体およびENGase欠損体において,野生株と比較しても環境ストレスによる大きな影響は観察されなかった。今後は,完全に遊離N-グリカンを欠損した植物体の構築を進める予定である。ウィーン大学のRichard Strasser先生と新しくスタートさせた共同研究の成果の一部は,次年度4月にウィーンで行われるCBM12でポスター発表する。(2)ハイマンノース型糖鎖,動物複合型糖鎖,植物複合型糖鎖をγポリグルタミン酸に多数結合させた糖鎖ポリマーを準備し,共同研究者のEls Van Damme教授より譲渡して頂いた既報の植物レクチン(MornigaMやMornigaGなど)との相互作用を実験的に評価する方法を確立する。また,植物の核細胞質レクチンやレクチン受容体様キナーゼと糖鎖の相互作用を明らかにするため,各種糖鎖ポリマーを用いて,内在性のレクチンタンパク質の精製や同定を試みる。(3)植物抗原性糖鎖の代謝分解に関わるA. thalianaおよびトマトα1,3/4-fucosidaseの候補遺伝子について,細胞内局在解析をタバコBY2細胞とN. benthamianaを用いて試みる。これまでの結果から,EGFP融合タンパク質が発現過程で分解されていると予想されたため,α1,3/4-fucosidaseに特異的な抗体を作製するなど別の手法も考慮する。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Open Access: 3 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Ginkgo biloba α-fucosidase with activity towards plant complex type N-glycans containing the Lewis a epitope: Purification and characterization.2017

    • Author(s)
      Itano S., Maeda M., Rahman M.Z., and Kimura Y.
    • Journal Title

      Scientific Reports of the Faculty of Agriculture, Okayama University

      Volume: 106 Pages: 5-12

    • DOI

      http://ousar.lib.okayama-u.ac.jp/ja/journal/srfa/106/--/article/54772

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Molecular characterization of tomato α1,3/4-fucosidase, a member of glycosyl hydrolase family 29 involved in the degradation of plant complex type N-glycans.2016

    • Author(s)
      Rahman ZM., Maeda M., Itano S., Hossain A., Ishimizu T., Kimura Y.
    • Journal Title

      J Biochem.

      Volume: mvw089 Pages: 1-12

    • DOI

      doi: 10.1093/jb/mvw089.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural features of N-glycans linked to glycoproteins expressed in three kinds of water plants: Predominant occurrence of the plant complex type N-glycans bearing Lewis a epitope.2016

    • Author(s)
      Maeda M., Tani M., Yoshiie T., Vavricka CJ., Kimura Y.
    • Journal Title

      Carbohydr Res.

      Volume: 435 Pages: 50-57

    • DOI

      doi: 10.1016/j.carres.2016.09.008.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 酸性PNGase 遺伝子を完全にノックアウトしたA.thaliana 中のPNGase 活性と遊離 N-グリカンの構造特性2017

    • Author(s)
      上村亮太,前田 恵,秋山 剛, 三﨑 亮,藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2017-03-18
  • [Presentation] 酸性PNGase過剰発現トマトの果実成熟に関わる遺伝子の発現解析2017

    • Author(s)
      藤川真奈,前田 恵,松丸千紘,中野龍平,梶浦裕之,三崎 亮,藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      支部創立15周年記念 日本農芸化学会中四国第47回講演会(支部例会)
    • Place of Presentation
      島根大学 松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-01-28
  • [Presentation] 酸性ペプチド: N-グリカナーゼ遺伝子ノックアウト植物に存在する遊離N-グリカン構造解析2017

    • Author(s)
      上村亮太,前田 恵,秋山 剛,三崎 亮, 藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      支部創立15周年記念 日本農芸化学会中四国第47回講演会(支部例会)
    • Place of Presentation
      島根大学 松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-01-28
  • [Presentation] 昆虫細胞を用いたトマトα1,3/4-フコシダーゼII (Fuc’ase Sl2) の発現系構築2017

    • Author(s)
      前田 恵,辻森祐太,Rahman Md. Ziaur,木村吉伸
    • Organizer
      支部創立15周年記念 日本農芸化学会中四国第47回講演会(支部例会)
    • Place of Presentation
      島根大学 松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-01-28
  • [Presentation] 小胞体品質管理に関わるα-マンノシダーゼ二重欠損体の遊離糖鎖構造解析2017

    • Author(s)
      前田 恵,古田佳織,木村吉伸
    • Organizer
      支部創立15周年記念 日本農芸化学会中四国第47回講演会(支部例会)
    • Place of Presentation
      島根大学 松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-01-28
  • [Presentation] トマト酸性Peptide: N-glycanase過剰発現体の遺伝子発現解析」(Gene expression analysis of tomato plant overexpressing acidic peptide: N-glycanase2016

    • Author(s)
      藤川真奈,前田恵,松丸千紘,中野龍平,梶浦裕之,三崎亮,藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター
    • Year and Date
      2016-09-26
  • [Presentation] 酸性ペプチド:N-グリカナーゼ(aPNGase)候補遺伝子ノックアウト植物体のaPNGase 活性,遊離糖鎖構造解析及びストレス感受性解析2016

    • Author(s)
      上村亮太,秋山 剛,前田 恵,三崎 亮,藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度中四国支部大会(第46回講演会)
    • Place of Presentation
      高知県立県民文化ホール グリーンホール,高知大学 朝倉キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-26
  • [Presentation] Molecular characterization of second tomato α1, 3/4-fucosidase (α-Fuc’ase S1-2) involved in degradation of plant complex type N-glycans.2016

    • Author(s)
      Md. Ziaur Rahman,Megumi Maeda,Satsuki Itano,Yoshinobu Kimura
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度中四国支部大会(第46回講演会)
    • Place of Presentation
      高知県立県民文化ホール グリーンホール,高知大学 朝倉キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-26
  • [Presentation] Effect of Pseudomonas syringae Infection on ENGase or Acidic PNGase Knockout Arabidopsis thaliana Plants.2016

    • Author(s)
      Megumi Maeda, Ryota Uemura, Tsuyoshi Akiyama, Els J.M. Van Damme and Yoshinobu Kimura
    • Organizer
      10th Tri-National Arabidopsis Meeting
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 植物コンプレックス型糖鎖の分解経路の解明:1,3-フコシダーゼの同定と解析2016

    • Author(s)
      加藤俊,林めぐみ,北川真衣,前田恵,木村吉伸,五十嵐圭日子,笠原賢洋,石水毅
    • Organizer
      第35回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザ かるぽーと
    • Year and Date
      2016-09-03
  • [Presentation] 酸性ペプチド:N-グリカナーゼ(aPNGase)過剰発現トマトの構築と表現型解析2016

    • Author(s)
      松丸千紘,前田恵,村田翔平,中野龍平,中村浩介,三崎亮,梶浦裕之,藤山和仁,木村吉伸
    • Organizer
      第35回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      高知市文化プラザ かるぽーと
    • Year and Date
      2016-09-03

URL: 

Published: 2018-01-16  

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