新規糖鎖標的プローブの創生による医療応用技術の開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02397
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 山崎 和彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00358243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 弘樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30344716) ; 舘野 浩章 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (30450670) ; 久保田 智巳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (90356923)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: レクチン / 糖鎖認識 / 結合強化 / 特異性変換 / 立体構造

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度に引き続いて、PhoSLが本来持っているα1-6結合型フコースへの特異的結合を強化する試みを新たなデザインによって進めるとともに、α1-2、α1-3、α1-4結合型フコースなど他のタイプの糖を認識できるように変換するための変異体作成を行った。前者としては、水素結合をcharge-assisted hydrogen bondタイプとすること、すなわち、Tyr残基のhydroxyl基をcarboxyl基に変換することを試みた。これは、水素結合のアクセプター側に負電荷がある場合に、水素結合が強化されることを目論んだものである。また、TyrおよびTrpに4員環であるpyreneを導入することで、糖の疎水面との接触面積を拡張することを試みた。これらの導入結果を計算科学的手法により評価し、安定的な相互作用形成が生じることを確認した。合成については、非天然アミノ酸のタイプによって、困難が生じることがあったが、合成法や精製法の検討により、作成に成功した。現在、糖鎖アレイ解析およびfrontal affinity chromatography (FAC)法によって、糖鎖認識プロファイルおよび結合強度を解析している。また、前年度、計算科学的解析により、PhoSLがFucose(α1-6)[GlcNAc(β1-4)]GlcNAcの3糖部分を認識することを明らかにしたが、実際に複合体結晶を作成して、相互作用様式を決定することに成功した。これは、計算上明らかになった結合様式と非常によく一致するものであった。さらに、糖認識を変換するための変異導入としては、排除機構として機能していた残基を変換させるとともに、3糖目のGlcNAcを受容するポケットを浅くして、本来認識するFucose(α1-6)[GlcNAc(β1-4)]GlcNAcを排除するための変換も施した。これについて、特にα1-2結合型フコースであるH-type糖鎖を認識しうることを計算科学的に確認し、合成に成功した。現在、糖鎖アレイ解析による評価を行っている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

結合強化および糖鎖認識変換を行うための変異体をデザインし、合成を完了した。現在結果の評価を行っている状態であるため、やや遅れていると考える。

Strategy for Future Research Activity

評価結果が予想通りであっても、その相互作用状況の確認のために立体構造解析を進めるとともに、独立に導入した変異体を組み合わせることで、さらなる高機能化を目指す。