2012 Fiscal Year Annual Research Report
糖鎖合成と生体イメージングを基盤とする糖鎖の生物機能解析
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23241074
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
深瀬 浩一 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80192722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
真鍋 良幸 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00632093)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | Nod1、Nod2 / ヘリコバクター・ピロリ菌 / 自然免疫 / 癌マーカー / N-グリカン |
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| Research Abstract |
本研究では、種々の生物活性糖鎖や複合糖質を合成し、それらを用いて分子レベルや生体レベルにおける機能の
解明を目指した。
１）微生物由来複合糖質の合成：細菌細胞壁ペプチドグリカンフラグメントの合成研究を行い、４糖ペプチドフラグメントライブラリの構築に成功した。それらを用いて自然免疫受容体Nod2によるペプチドグリカン認識の解析に成功した。また予備的ではあるが８糖フラグメントの合成にも成功した。寄生菌由来リポ多糖についてピロリ菌、歯周病菌のリピドA部の合成が終了しており、それらの生物活性から寄生菌由来リポ多糖が急性炎症はほとんど惹起しないが、慢性炎症に関わるIL-18やIL-12の産生を誘導することを明らかにした。これらの他にもペプチドグリカンフラグメントとリポペプチド複合体の合成、赤痢アメーバ由来の免疫増強イノシトールリン脂質などの合成研究を実施した。
２）一方動物の糖タンパク質に発現しているアスパラギン結合型(N-結合型)糖タンパク質糖鎖の合成研究を実施した。特徴的な構造を有するN-結合型糖タンパク質糖鎖として、コアフコース含有糖鎖やバイセクティングGlcNAc構造含有糖鎖、マウス成体脳の新型N-結合型糖鎖について、合成研究を行った。フコース含有5糖アスパラギン構造の構築に成功した。バイセクティング型糖鎖についても鍵4糖アスパラギン構造を合成した。さらに得られたフラグメントを用いてグリコデンドリマーの合成を行った。
３）我々は“高速アザ電子環状反応”を用いたアミノ基への高速標識化法を開発し、この方法を用いてバイオイメージングに供する手法を開発した。この方法を用いて、細胞表層上の糖鎖構造が異なる癌細胞の転移過程を観測することに成功した。
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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
細菌由来複合糖質とアスパラギン結合型糖タンパク質糖鎖の合成研究ともに順調に進行している。また生物活性解析やイメージング研究も順調である。
細菌細胞壁ペプチドグリカンフラグメントの合成研究を行い、４糖ペプチドフラグメントライブラリの構築に成功し、それらを用いた蛋白因子との相互作用解析は予定通りである。寄生菌由来リポ多糖は、急性炎症を引き起こさないが慢性炎症シグナルを誘導するという新しい事実を明らかにした。これらの他にもペプチドグリカンフラグメントとリポペプチド複合体の合成、赤痢アメーバ由来の免疫増強イノシトールリン脂質などの合成研究をも順調に進行している。
アスパラギン結合型(N-結合型)糖タンパク質糖鎖の合成研究については、コアフコース含有糖鎖やバイセクティングGlcNAc構造含有糖鎖、マウス成体脳の新型N-結合型糖鎖にの合成を進めており、完成に向けて中間体の合成は順調に進んでいる。
バイオイメージング研究についてはすでに多くの成果が得られており、より効率的な標識法の開発に成功した。これにより一層のイメージング研究を進めることが容易になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．細菌細胞壁成分ペプチドグリカン(PGN)の合成研究、１－１）長鎖PGN部分構造の合成：種々のPGN受容体やPGN認識タンパク質群との相互作用の解析のために、PGNフラグメントの合成を行う。8糖あるいはそれ以上の糖鎖長を有するPGNフラグメントの合成について検討する。1-2) DAP含有PGN部分構造の合成：Nod1やDAP含有PGNの認識タンパク質の機能解析のために、Nod1のリガンドであるジアミノピメリン酸(DAP)含有ペプチドの効率合成を進め、種々のタンパク質との相互作用を解析する。
２．受容体機能の制御とシグナル伝達機構の解明を目指したリポ多糖/リピドＡの合成：新たに共生菌についてリポ多糖とリピドA部の構造研究を継続する。これも新たにスタートした2,3-ジアミノ糖を含むリピドAについて、合成を進める。
３．免疫系の制御を目指した複合体の合成研究：様々な免疫増強複合糖質のシナジーを利用することで、抗がんや抗アレルギーなどの免疫系の制御が可能である。これまでに得た免疫制御分子群を組み合わせた複合体を合成し、それらの免役調節能を評価する。
４．N-結合型糖タンパク質糖鎖の合成研究：糖鎖構造に依存する糖鎖機能の解明のために、特徴的な構造を有するN-結合型糖タンパク質糖鎖の合成に取り組む。コアフコース含有糖鎖やバイセクティングGlcNAc構造含有糖鎖、マウス成体脳の新型N-結合型糖鎖について、合成研究を行う。
５．DOTA配位子結合型標識化プローブの開発と生体高分子の標識化と糖鎖のPETイメージング：
高速電子環状反応の基質である共役アルデヒド誘導体とDOTA配位子をコンジュゲートした新しいタイプのプローブ開発に成功した。今年度はこの方法により種々のサイトカイン、抗体、糖タンパク質の標識を行い、PETによる生体内動態の解析や癌細胞へのターゲティングについて検討する。
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[Journal Article] Whole-body imaging of tumor cells by azaelectrocyclization: Visualization of metastasis dependence on glycan structure2013
Author(s)
Tanaka, K., Moriwaki, K., Yokoi, S., Koyama, K., Miyoshi, E., Fukase, K.
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Journal Title
Bioorg. Med. Chem.
Volume: 21(5)
Pages: 614-621
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Innate immunomodulation by lipophilic termini of lipopolysaccharide; synthesis of lipid A from Porphyromonas gingivalis and other bacteria and their immunomodulative response2013
Author(s)
Fujimoto, Y., Shimoyama, A., Saeki, A., Kitayama, N., Kasamatsu, C., Tsutsui, H., Fukase, K.
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Journal Title
Mol. BioSyst.
Volume: 9
Pages: 987-996
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Peptidoglycan as innate immunomodulator; chemical synthesis of its fragments, immunostimulatory activities, and natural Nod1 ligand structures in the environments/fermented food2013
Author(s)
Fujimoto, Y., Pradipta, R. A., Hashimoto, M., Kan, S., Shigehisa, H., Fukase, K.
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Journal Title
Peptide Science
Volume: 2012
Pages: 97-98
Peer Reviewed
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[Journal Article] Glycan sequence-dependent Nod2 activation investigated with chemically synthesized bacterial peptidoglycan fragment library2013
Author(s)
Wang, N., Huang, C.-y., Hasegawa, M., Inohara, N., Fujimoto, Y.,* Fukase, K.
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Journal Title
ChemBioChem
Volume: 14
Pages: 482-488
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural characterization of neutral and acidic glycolipids from Thermus thermophilus HB82012
Author(s)
Suda, Y., Okazaki, F., Hasegawa, Y., Adachi, S., Fukase, K., Kokubo, S., Kuramitsu, S., Kusumoto, S.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 7(7)
Pages: e35067
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cell surface biotinylation by azaelectrocyclization: Easy-handling and versatile approach for living cell labeling.2012
Author(s)
Tanaka,K., Yokoi, S., Morimoto, K., Iwata, T., Nakamoto, Y., Nakayama, K., Koyama, K., Fujiwara, T., Fukase, K.
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Journal Title
Bioorg. Med. Chem.
Volume: 20
Pages: 1865–1868
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural and mechanistic analysis of the membrane-embedded glycosyltransferase WaaA required for lipopolysaccharide synthesis2012
Author(s)
Schmidt, H., Hansen, G., Singh, S., Hanuszkiewicz, A., Lindner, B., Fukase, K., Woodard, W.R., Holst, O., Hilgenfeld, R., Mamat, U., Mesters, R. J.
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Volume: 109 (16)
Pages: 6253-6258
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Template-assisted and self-activating clicked peptide as a synthetic mimic of the SH2 domain2012
Author(s)
Tanaka, K., Shirotsuki, S., Iwata, T., Kageyama, C., Tahara, T., Nozaki, S., Siwu, E. R. O., Tamura, S., Douke, S., Murakami, N., Onoe, H., Watanabe, Y., Fukase, K.
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 7(4)
Pages: 637-645
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Library-oriented Synthetic Study of N-Glycans2012
Author(s)
Yoshiyuki Manabe, Masahiro Nagasaki, Naoya Minamoto, Regina Salmasan, Katsunori Tanaka, Koichi Fukase
Organizer
The 7th international conference on cutting-edge organic chemistry in Asia / The 3rd new phase international conference on cutting-edge organic chemistry (ICCEOCA-7 / NICCEOCA-3)
Place of Presentation
Nanyang Technological University (Singapore)
Year and Date
20121211-20121214
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[Presentation] Library Oriented Synthetic Study of N-Glycans2012
Author(s)
Yoshiyuki Manabe, Masahiro Nagasaki, Naoya Minamoto, Regina Salmasan, Katsunori Tanaka, Koichi Fukase
Organizer
The Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-12)
Place of Presentation
Rihga Royal Hotel Kyoto
Year and Date
20121112-20121116
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