Control of secretory pathways and protein glycosylation by incorporating passport sequences

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21495
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Kato Koichi 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (20211849)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 糖鎖 / 糖転移酵素 / ゴルジ体 / 分泌経路

Outline of Final Research Achievements

This study attempted to elucidate the mechanism by which the passport sequences derived from blood coagulation factors function as a glycosylation code. It was found that glycoproteins having the passport sequence follow a specific route in the secretory pathway. Furthermore, this study identified a new protein that recognizes the passport sequence along the route. Furthermore, it was shown that this protein forms a complex with galactosyltransferases and enhances galactosylation of cargo glycoproteins carrying the passport sequence. On the other hand, data have also been obtained showing distinct localizations of glycosyltransferases in the trans-Golgi. This study reveals part of the molecular mechanisms governing protein glycosylation, which has been regarded as if it proceeds in an unpredictable manner.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、糖タンパク質の細胞内輸送ルートを制御することを通じて糖鎖修飾をコントロールする新たな研究の方向性を示すものである。実際、本研究に端を発して、糖転移酵素のゴルジ体内での局在を体系的に調査するプロジェクトが発動している。こうした研究を展開することで、これまでのゲノム研究では見出すことができなかった糖鎖修飾のブループリントを解読することが現実のものとなり、それに基づいてタンパク質の糖鎖修飾を自在に制御する道が拓けるものと期待される。このように本研究の成果は、基礎生命科学のみならずバイオ医薬・細胞医薬の次世代化を推進することで薬学領域に大きな波及効果をもたらす基盤を構成するものである。