Understanding of the mechanisms of sulfated glycosaminoglycan synthesis and their functions

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K07353
• Research Institution: Kobe Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 灘中 里美 神戸薬科大学, 薬学部, 准教授 (60378578)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: プロテオグリカン / グリコサミノグリカン / コンドロイチン硫酸

Outline of Annual Research Achievements

硫酸化糖鎖は発生過程や成熟後の細胞機能の制御や恒常性の維持において多彩な機能を発揮する重要な分子であり, 硫酸化糖鎖の機能はその構造多様性を基盤とする.発生プログラムの制御下あるいは環境からの刺激を受け,その時・その場に適した糖鎖構造が合成され細胞機能が制御されると考えられているが, 状況に応じて糖鎖構造が制御される仕組みの詳細は不明である. また, このような生合成制御機構の破綻は種々の疾患と関連することが予想される. 本課題では以下の３点を明らかにするべく研究を行った.
①細胞内外の状況(特に糖鎖の合成状況)を反映し, 場面に応じた糖鎖構造を合成する制御機構の存在を明らかにすることを計画した. 分化過程にともないゴルジストレス応答マーカー遺伝子の発現が上昇した. また, 分化過程にともないプロテオグリカンのコアタンパク質の発現は上昇するが, このプロテオグリカンのコアタンパク質の過剰発現によってゴルジストレス応答マーカー遺伝子の上昇, これにともない糖鎖合成酵素遺伝子の発現が変動することが明らかとなった. このような糖鎖合成酵素遺伝子をノックアウトした細胞を作成し, 分化に与える影響を調べた.
②糖鎖合成制御機構の生理的意義を示すために、ゴルジストレス応答反応を検出するレポーターベクターを子宮内エレクトロポレーションを利用しマウスの胎仔脳に導入し、神経発生に伴いゴルジストレス応答反応が起きていることを示した.
③ゴルジストレス応答マーカー遺伝子のレポーターを動かす低分子化合物の探索を行い, この化合物が糖鎖合成酵素遺伝子の発現を変動させること, 神経分化に影響を与えることを示した.

Research Products

• [Journal Article] Vulnerability to shear stress caused by altered peri-endothelial matrix is a key feature of Moyamoya disease. (2021)
  • Author(s): Matsuo, M., Nadanaka,, S., Soga M., Sugiyama, T., Serigaya S., Shimano, K., Ichinose, F., Nakamura, T., Maeda, T., Houkin, K., Era, T., and Kitagawa, H.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 11 Pages: 1552
  • DOI: 10.1038/s41598-021-81282-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chondroitin 6-sulfate represses keratinocyte proliferation in mouse skin, which is associated with psoriasis. (2021)
  • Author(s): Kitazawa, K., Nadanaka, S., Kadomatsu, K., and Kitagawa, H.
  • Journal Title: Commun. Biol. Volume: 4 Pages: 114
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01618-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chondroitin Sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-2 Impacts Foam Cell Formation and Atherosclerosis by Altering Macrophage Glycosaminoglycan Chain. (2021)
  • Author(s): Adhikara, I. M., Yagi, K., Mayasari, D. S., Suzuki, Y., Ikeda, K., Ryanto, G. R. T., Sasaki, N., Rikitake, Y., Nadanaka, S., Kitagawa, H., Miyata, O., Igarashi, M., Hirata, K., and Emoto, N.
  • Journal Title: Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. Volume: 41 Pages: 1076-1091
  • DOI: 10.1161/ATVBAHA.120.315789
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decreased ADAM17 expression in the lungs of a-Klotho reduced mouse. (2020)
  • Author(s): Akasaka-Manya, K., Manya, H., Nadanaka, S., Kitagawa, H.,Kondo, Y., Ishigami, A., and Endo, T.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 167 Pages: 483-493
  • DOI: 10.1093/jb/mvz113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aberrant glycosaminoglycan biosynthesis by tumor suppressor EXTL2 deficiency promotes liver inflammation and tumorigenesis through Toll-like 4 receptor signaling. (2020)
  • Author(s): Nadanaka, S., Hashiguchi, T., and Kitagawa, H.
  • Journal Title: FASEB J. Volume: 34 Pages: 8385-8401
  • DOI: 10.1096/fj.201902076R
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reconsideration of the Semaphorin-3A Binding Motif Found in Chondroitin Sulfate Using Galnac4s-6st-Knockout Mice. (2020)
  • Author(s): Nadanaka, S., Miyata, S., Yaqiang, B., Tamura, J. and Kitagawa, H.
  • Journal Title: Biomolecules Volume: 10 Pages: 1499
  • DOI: 10.3390/biom10111499
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] グリコサミノグリカンの合成異常に着目したAAアミロイドーシス発症制御因子の解明 (2020)
  • Author(s): 灘中里美ら
  • Organizer: 第３９回日本糖質学会年会
• [Book] Glycoscience: Basic science to applications(Taniguchi, N., Endo, T., Hirobayashi, J., Nishihara, S., Kadomatsu, K., Akiyoshi, K., and Aoki-Kinoshita, K., eds) (2021)
  • Author(s): Nadanaka, S., and Kitagawa, H.
  • Total Pages: 98-99
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 978-981-13-5856-2
• [Remarks] 神戸薬科大学生化学研究室ホームページ
  • URL: https://www.kobepharma-u.ac.jp/edrs/faculty_member_list/biochemistry.html