2018 Fiscal Year Research-status Report
海産無脊椎動物レクチンの構造多様性に基づく新規機能解明とその応用
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17K07760
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
畠山 智充 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50228467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海野 英昭 長崎大学, 工学研究科, 助教 (10452872)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レクチン / 無脊椎動物 / 生理活性タンパク質 / 糖 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では生体内糖鎖を特異的に認識することによって様々な生理機能に重要な役割を果たしている糖結合タンパク質レクチンの構造と機能の解明を行っているが，本年度は海産無脊椎動物の中でも，これまでにあまり研究が進んでいない二枚貝類のレクチンについて重点的に研究を行った。対象としたウチムラサキ（Saxidomus purpuratus）由来レクチンであるSPL-1とSPL-2は，N-アセチルグルコサミン（GlcNAc）及びN-アセチルガラクトサミン（GalNAc）の2種類のアミノ糖を強く認識するが，このようにグルコースとガラクトースの両者の関連糖との結合性を有するレクチンは珍しいことからその糖との複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果，両レクチンの基本構造はCa2+依存性レクチンであるC型レクチンファミリーに属するにも関わらず，糖との結合にはCa2+を介さず糖のアセトアミド基を直接アミノ酸残基側鎖が認識していることが明らかになった。両レクチンはそれぞれA-鎖とB-鎖のヘテロ二量体（SPL-1）及びB-鎖のホモ二量体（SPL-2）から成っていることから，それぞれのサブユニットの糖特異性をより詳細に調べるために，これらの組換えサブユニットを大腸菌により発現させ，そのオリゴ糖への結合性の違いを，グリカンアレイを用いて明らかにすることができた。一方，その他の海産無脊椎動物に関しても新奇な構造と特性を有するレクチンを見出すことを目的として，ラッパウニ(Toxopneustes pileolus)及びイシワケイソギンチャク（Anthopleura japonica）のトータルRNAを次世代シークエンサーにより解析を行った。その結果，多数のC型レクチン様配列を見出すとともに，レクチンに関連した多くの生理活性タンパク質の配列情報を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに知られていない特徴を有する新しい海産無脊椎動物レクチンを発見しその特性を立体構造解析の結果から解明するとともに，遺伝子クローニング及び組換え体の発現を通じて，機能変換の基礎となるデータを得られたことが理由としてあげられる。また，次世代シークエンサーを用いることにより，これまでの技術では困難であった特定の生物が発現する生理活性タンパク質を網羅的に解析することにも成功しており，今後，多様な構造を持つことが予想される海産無脊椎動物レクチンの構造と機能を解明するための重要な基盤が得られた。これらの結果から本研究は順調に進展しているものと評価 できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は引き続きこれまでに得られたレクチン類の詳細な機能解明を行っていくとともに，トータルRNAの網羅的解析により新しく見出された新奇な海産無脊椎動物レクチン類の検索ならびに微生物による発現を重点的に行っていく。また，これらの研究に付随して，無脊椎動物以外の魚類や細菌類からの興味あるレクチン類の存在が示唆されていることから，それらの構造機能解析にも新たに取り組んでいく予定である。
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| Causes of Carryover |
当初の予想より多くの発表可能な成果が得られたため旅費の支出が増えたが，通常使用する消耗品を節約することでわずかな未使用額が生じた。次年度は，実施予定であったその他の海産無脊椎動物のRNA解析を進め，新奇な生理活性タンパク質のクローニングと発現を行うための微生物培養及びタンパク質発現用試薬の購入等に用いる予定である。
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