2021 Fiscal Year Annual Research Report
Deciphering and manipulating molecular codes for glycosylation in the protein secretory pathway
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20J23703
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
齋藤 泰輝 名古屋市立大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 糖鎖修飾 / FUT9 / 分子暗号 / Lewis X / 糖転移酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分泌経路上でタンパク質の糖鎖修飾を規定する分子暗号が読み解かれる仕組みを理解することを目指し、糖鎖修飾を司る糖転移酵素に着目している。これまでの研究で、それぞれの糖転移酵素はゴルジ体内の固有の区画に局在している可能性が示唆されている。こうした酵素の局在が糖鎖修飾の制御と密接に関わっていると想定し、LAMP-1に特異的なLewis X修飾を担うFUT9を対象に、その空間的近傍に存在するタンパク質を対象にした研究を展開した。
近接依存性標識法によりFUT9の近傍に存在することが示されたタンパク質について、RNA干渉法で発現抑制を行い、FUT9によるLAMP-1のLewis X修飾に与える影響を評価した。その結果、LAMP-1のLewis X修飾に関わるタンパク質としてTMEM50Aなどを新規に見出した。
昨年度までの研究で、FUT9とB4GALT1の近傍に存在するタンパク質が明確に異なっていることも近接依存性標識法によって見出している。今年度は、蛍光イメージング法によりFUT9とB4GALT1の局在は異なっていることも明らかにした。こうしたことから、近接依存性標識法を用いることで、糖転移酵素の細胞内局在の違いを捉えることが可能であると考えられる。そこでこの方法を他の糖転移酵素の細胞内局在の評価へ応用することを検討した。まずは、近接依存性標識法を用いて4種類のシアル酸転移酵素(ST3GAL3、ST3GAL4、ST3GAL6、ST6GAL1)の細胞内局在を調べた。その結果、これらの酵素は細胞内局在が有意に異なっていることが判明した。特にST6GAL1においては、特異的に近接標識される分泌タンパク質を捉えることができた。これら分泌タンパク質の分泌経路を詳細に調べることも行うことで、タンパク質上の糖鎖修飾を規定する分子暗号が読み解かれる仕組みの解明が進展することが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
近接依存性標識法による糖転移酵素の細胞内局在の評価をFUT9とB4GALT1以外の糖転移酵素についても展開し、それらの細胞内局在の違いを定量的に評価することができた。さらには、特定の糖転移酵素によって近接依存性標識される分泌タンパク質を見出すこともできた。以上の知見は、研究立案当初の期待を超える成果である。したがって、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに蓄積した知見に立脚し、糖転移酵素の局在に基づいて糖鎖修飾の制御を行う。
近接依存性標識法を利用することで、糖転移酵素の細胞内局在を詳細に評価することが可能となってきた。そこで、糖転移酵素の細胞内局在の評価をより多くの酵素に展開し、糖転移酵素の局在を規定する糖転移酵素のアミノ酸配列情報を解読することを目指す。
20種類程度の糖転移酵素を対象として、近接依存性標識法によって標識されるタンパク質を定量する。標識されたタンパク質とその量に基づいて、糖転移酵素間の細胞内局在の違いを定量評価する。この細胞内局在の違いから糖転移酵素を、いくつかの局在ゾーンに振り分けることができると想定している。さらには、各ゾーンに振り分けられた糖転移酵素のアミノ酸配列の特徴に着目して、糖転移酵素の細胞内局在を規定する糖転移酵素の構造情報を見出す。こうして得られた情報に基づいて、糖転移酵素の局在を改変させ、糖鎖修飾を制御することを目指す。
以上の実証を通じて、分泌経路上でタンパク質の糖鎖修飾を規定するメカニズムの解明を目指す。
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