2020 Fiscal Year Annual Research Report
Biology of sugar-alcohol modification in glycan
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19H05648
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology |
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Principal Investigator |
遠藤 玉夫 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, シニアフェロー (30168827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 純一 鳥取大学, 農学部, 教授 (30221401)
加藤 龍一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (50240833)
山口 芳樹 東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (90323451)
小林 千浩 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (90324780)
永森 收志 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (90467572)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 糖鎖 / 糖アルコール / 筋ジストロフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、糖アルコールリン酸修飾の生物学的意義を確立することを目的とする。コアM3系O-マンノース（Man）型糖鎖には2個のリビトールリン酸（RboP）からなるタンデム構造（RboP-RboP）が含まれる。一般的に糖鎖は、単糖がグリコシド結合により連結したものであるが、コアM3糖鎖に含まれる糖アルコールリン酸修飾は、Rboあるいはグリセロール（Gro）がリン酸を介して結合するリン酸ジエステル結合である。RboPおよびグリセロールリン酸（GroP）修飾は哺乳類では初めての発見であり、こうした構造が形成される生物学的な意義は不明である。本計画では、糖アルコールリン酸の物理化学的性質や機能を解明する目的で、リン酸ジエステル結合を含むモデル糖鎖を有機化学的に合成する方法の開発を進めている。本年度は、コアM3糖鎖（-GlcA-Xyl-RboP-RboP-GalNAc-GlcNAc-ManP-Thr）に含まれるRboP-GalNAcとRboP-RboP-GalNAcの骨格合成に成功した。これらのモデル糖鎖についてNMR法と分子動力学（MD）計算による解析を進めた。これまでRboの動的構造に関する情報は存在しなかったため、まずはRboについて、溶液1H-NMRスペクトル解析、固体13C-NMRスペクトル解析、MD計算を行った。一方、コアM3系O-Man型糖鎖合成関連酵素の結晶構造解析については、FKTN とTMEM5の結晶構造解析のための大量発現用コンストラクトの構築と発現の確認を行った。また、CDP-Rbo輸送体の探索については、候補分子であるSLC35A1の輸送活性を測定するため大量発現系を構築し精製・再構成の方法を検討した。
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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
本年度は、新型コロナ感染症拡大により各研究機関の研究活動が停止された影響で研究に若干の遅れが生じた。特に大量発現のための培養実験では、試薬などのメーカーや販売店の業務が停止されたため培養容器や培地の確保が困難となったが、予算の繰越申請を行うなど、研究再開後の作業を効率的に進めたことで、現在は遅れを取り戻し順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度に引き続き、以下の実験を行う。
・コアM3構造におけるRboP-RboPタンデム構造の存在意義について物理化学的側面から検討し、コンフォメーションや運動性に関する知見を得る。今年度合成したRboP-GalNAcとRboP-RboP-GalNAcについてNMR法および分子動力学（MD）計算による解析を進める。また、ラミニン結合との結合に直接関与するGlcA-Xylリピートについても同様の解析を行い、ラミニンとの相互作用に必要な物理化学的性質を明らかにする。
・コアM3系O-Man型糖鎖合成関連酵素の結晶構造を解析しO-Man型糖鎖合成の詳細な分子機構を解明する。FKTN、TMEM5、POMGNT2を大量発現するため、今年度作製した大量発現用コンストラクトを使用して安定発現株を作製する。結晶構造解析用のサンプルを調製し結晶化さらに立体構造の解明を目指す。得られた構造情報と酵素反応機構の相関関係を明らかにするため、基質特異性やアミノ酸置換の影響など生化学的解析も進める。
・我々は、GroP修飾がRboP修飾に競合してコアM3糖鎖の伸長を阻害することを明らかにしている。哺乳類ではRboPの供与基質であるCDP-RboはISPDによって合成されるが、GroP修飾の供与基質であるCDP-Groの合成酵素は不明である。そこで、CDP-Gro合成酵素の同定を目指す。
・CDP-Rboは細胞質で合成されるため酵素反応の場であるゴルジ内腔への輸送が必要とされる。輸送体候補分子であるSLC35A1のCDP-Rbo輸送活性は証明されていないため、CDP-Rbo輸送活性測定法を確立しSLC35A1のCDP-Rbo輸送体活性の同定を目指す。
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[Journal Article] Crystal structures of fukutin-related protein (FKRP), a ribitol-phosphate transferase related to muscular dystrophy.2020
Author(s)
Kuwabara N, Imae R, Manya H, Tanaka T, Mizuno M, Tsumoto H, Kanagawa M, Kobayashi K, Toda T, Senda T, Endo T, Kato R.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 11
Pages: 5471
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 27-Hydroxycholesterol regulates human SLC22A12 gene expression through estrogen receptor action.2020
Author(s)
Matsubayashi M, Sakaguchi YM, Sshara Y, Naura H, Sotaro Kikuchi, Asghari A, Bui L, Kobashigawa S, Nakanishi M, Nagata R, Matsui TK, Kashino G, Hasegawa M, Takasawa S, Eriguchi M, Tsuruya K, Nagamori S, Sugie K, Nakagawa T, Takasato M, *Umetani M, *Mori E
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Journal Title
FASEB J.
Volume: 35
Pages: e21262
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Consensus mutagenesis approach improves the thermal stability of system xc- transporter, xCT, and enables cryo-EM analyses.2020
Author(s)
Oda K, Lee Y, Wiriyasermkul P, Tanaka Y, Takemoto M, Yamashita K, Nagamori S, Nishizawa T, Nureki O
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Journal Title
Protein Sci.
Volume: 29
Pages: 2398-2407
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Interaction of halogenated tyrosine/phenylalanine-derivatives with Organic Anion Transporter (OAT) 1 in the renal handling of tumor imaging probes.2020
Author(s)
Jin C, Wei L, Ohgaki R, Tominaga H, Xu M, Okuda S, Okanishi H, Kawamoto Y, He X, Nagamori S, Kanai Y
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Journal Title
J Pharmacol Exp Ther.
Volume: 375
Pages: 451-462
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Discovery of a new sialic acid binding region that regulates Siglec-7.2020
Author(s)
Yamakawa N, Yasuda Y, Yoshimura A, Goshima A, Crocker PR, Vergoten G, Nishiura Y, Takahashi T, Hanashima S, Matsumoto K, Yamaguchi Y, Tanaka H, Kitajima K, Sato C
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 10
Pages: 8647
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Lactone-driven ester-to-amide derivatization for sialic acid linkage-specific alkylamidation.2020
Author(s)
Jun-Ichi Furukawa, Hisatoshi Hanamatsu, Takashi Nishikaze, Hiroshi Manya, Nobuaki Miura, Hirokazu Yagi, Ikuko Yokota, Keiko Akasaka-Manya, Tamao Endo, Motoi Kanagawa, Norimasa Iwasaki, Koichi Tanaka
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Journal Title
Anal Chem.
Volume: 92
Pages: 14383-14392
DOI
Peer Reviewed
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