ヘパラン硫酸・ヘパリンの6-硫酸化パターンによる生物学的・生理的機能の解析

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17570099
• Research Institution: INSTITUTE FOR MOLECULAR SCIENCE OF MEDICINE, AICHI MEDICAL UNIVERSITY
• Principal Investigator: 羽渕 弘子 愛知医科大学, 分子医科学研究所, 客員研究員 (90329821)
• Keywords: プロテオグリカン / ヘパラン硫酸 / ヘパリン / ヘパラン硫酸6-硫酸転移酵素 / 細胞増殖因子 / ノックアウトマウス / マスト細胞 / 細胞外マトリックス

Research Abstract

1 ヘパラン硫酸によるヘパリン結合性増殖因子(HB-GF)シグナリングの制御
強力な血管形成因子であるVEGF165の管控形成能、シグナル活性にヘパラン硫酸の6-硫酸残基が必要であることを明らかにした(2005,J.Biol.Chem.)。ヘパラン硫酸6-硫酸転移酵素(HS6STs)の3つのアイソフォームのうちHS6ST1遺伝子を破壊したマウスの胎盤迷路層では血管形成異常が観察され、VEGFの発現がmRNA、タンパクともに減少した。6-硫酸化がin vivoにおいても上記のような機能をもつことを示した(2007,J.Biol.Chem.In press)。またショウジョウバエにおいてHS6ST遺伝子を破壊すると、39%に気管形成の異常が現れ、これはFGF/FGFRのシグナルの阻害によることを明らかにした(2006,J.Cell Biol.).さらにFGFファミリーのシグナリングにおける6-硫酸化の要求性を調べるため、HS6ST1とHS6ST2のダブルノックアウトマウスから線維芽細胞を単離した。変異細胞ではHSヘパラン硫酸の6-硫酸残基をほとんど合成できず、FGF-1、-2、-4のうちFGF-4の活性が最も強く阻害された。これらの成果について論文を作成中である。
2 ヘパリンの6-硫酸化機構
マスト細胞の顆粒内にあるいくつかのタンパク質はヘパリンと結合して保存され、IgEの刺激によって脱顆粒を引き起こし、アレルギーを引き起こす。これらの結合にはヘパリン中の硫酸残基が関わっていることが示唆されているが6-硫酸化の関与についてはわかっていない。従って、ヘパリンの6-硫酸化生合成経路を明らかにするのは重要である。我々はマスト細胞が多く存在する耳のヘパリン構造を解析した。その結果、HS6ST-1ノックアウトマウス(KO)のヘパリン構造は野生型マウスと同じであった。一方、HS6ST-2KOでは典型的なヘパリン構造はほとんど合成されず、6-硫酸化構造が半減することを明らかにした。今年度は残る50%の6-硫酸化は3つ目のアイソフォームHS6ST3によるのか、あるいは他のアイソフォームの代償によるかどうか明らかにするために、15.5日胚皮膚から培養マスト細胞を得ることを確立した。予備的な実験ではHS6ST-2KOからの培養マスト細胞は耳からのヘパリン同様に6-硫酸化が半減した。今後この実験系でダブルノックアウトマウスのヘパリン構造を解析する。

Research Products

• [Journal Article] Mice deficient in heparan sukfate 6-0-sulfotransferase-1 exhibit defective heparan sulfate biosynthesis, abnormal placentation and late embryonic lethelity (2007)
  • Author(s): Habuchi, H., Nagai, N., Sugaya, N., Atsumi, F., Stevens, RL, Kimata,K
  • Journal Title: J. Biol. Chem. (In press)
• [Journal Article] Regulation of heparan sulfate 6-0-sulfation by beta-secretase activity (2007)
  • Author(s): Nagai, N., Habuchi, H., Kitazume, S., Toyoda, H., Hashimoto, Y., Kimata, K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. (In press)
• [Journal Article] Specific and flexible roles of heparan sulfate modification in Drosophila FGF signaling (2006)
  • Author(s): Kamimura, K., Koyama, T., Habuchi, H., Ueda, R., Masu, M., Kimata, K., Nakato,H.
  • Journal Title: J.Cell Biol. 174 Pages: 773-778
• [Journal Article] Versican/PG-M regulates chondrogenesis as an extracellular matrix molecule crucial for mesenchymal condensation (2006)
  • Author(s): Kamiya, N., Watanabe, H., Habuchi, H., Takagi, H., Shinomura, T., Shimizu, K., Kimata,K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 281 Pages: 2390-2400
• [Book] COMPREHENSIVE GLYCOSCIENCE.Chapter 3 Knockout Mice and Proteoglycans (2007)
  • Author(s): Kimata, K., Habuchi, O., Habuchi, H., Watanabe,H.
  • Publisher: Elsevier(In press)
• [Book] The lung ヘパラン硫酸プロテオグリカンと形態形成 (2007)
  • Author(s): 羽渕弘子, 羽渕脩躬, 木全弘治
  • Total Pages: 5
  • Publisher: メディカルレビュー社
• [Book] Methods Enzymol. Vol.416 chapter14, etermination of substrate specificity of sulfotransferases and glycosyltransferases(proteoglycans). (2006)
  • Author(s): Habuchi, H., Habuchi, O., Uchimura, K., Kimata, K., Muramatsu,T.
  • Total Pages: 19
  • Publisher: Academic Press