Structural diversity and biosynthetic mechanisms of O-mannosyl glycans in mammals

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03987
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
• Principal Investigator: Manya Hiroshi 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究副部長 (20321870)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 糖鎖 / 神経疾患 / 筋疾患 / O-マンノース型糖鎖

Outline of Final Research Achievements

We found the CDP-glycerol (CDP-Gro), which is a novel sugar alcohol nucleotide donor in mammals, and identified that the PCYT2 is CDP-Gro synthase. The biosynthesis of functional O-mannosyl glycans require the formation of tandem ribitol phosphate structure by transfer from CDP-ribitol (CDP-Rbo), but glycerol phosphate (GroP) transferred from CDP-Gro inhibited the formation of tandem ribitol phosphate structure. We also determined the crystal structures of POMGNT2, POMK, and FKRP, which are biosynthetic enzymes of O-mannosyl glycans in mammals, revealing the detailed mechanism of the glycosylation by each enzyme.

Free Research Field

糖鎖生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

哺乳類におけるCDP-Groの発見とその合成酵素PCYT2の同定により、これまで哺乳類で知られていなかった新しい代謝経路が明らかとなった。さらに、CDP-GroとCDP-Rboという２つの糖供与体の競合により糖鎖合成を制御するという新しいメカニズムも明らかとなった。また、結晶構造を解明した酵素は先天性筋ジストロフィー症の原因遺伝子であることから、触媒機構の解明は疾患変異による病態機序を理解する上で重要である。本研究により、生物学的にも医学的にも重要な成果が得られた。