2012 Fiscal Year Annual Research Report
糖鎖認識系を標的とする創薬を目指した複合糖質機能の構造基盤の解明と分子設計
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24249002
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
加藤 晃一 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (20211849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 拓実 分子科学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 助教 (60522430)
佐藤 匡史 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (80532100)
矢木 真穂 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), その他部局等, 助教 (40608999)
矢木 宏和 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (70565423)
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| Project Period (FY) |
2012-10-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 構造生物学 / 糖鎖認識 / 細胞内レクチン / 免疫グロブリンG |
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| Research Abstract |
本研究は、糖鎖が担う生体機能の発現メカニズムを分子複合体の立体構造解析を通して原子レベルで解明し、得られた構造情報をもとに、糖鎖認識系を標的とする創薬の基盤を構築することを目的としている。
（１）レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システム
小胞体-ゴルジ体間における糖タンパク質の輸送は、細胞内レクチンERGIC-53による糖鎖認識と、カルシウム結合タンパク質MCFD2によるポリペプチド鎖認識が協働することにより担われている。本年度は、血液凝固因子に対する積荷受容体の作動メカニズムを解明するために、主にERGIC-53による糖鎖認識の構造基盤を明らかにすることを目指した。これまでに我々はフロンタルアフィニティークロマトグラフィー解析を通じて、本レクチンの糖鎖結合特異性、すなわち高マンノース型糖鎖のα1-2結合のマンノース2糖構造を認識することを明らかにしている。そこで、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノース2糖からなる三者複合体の結晶構造解析を行った。その結果、ERGIC-53による糖鎖認識の構造基盤を原子レベルで解明することに成功した。さらに、血液凝固第V・第VIII因子との三者複合体の構造変化の解明に繋がる新たな結晶系でのERGIC-53とMCFD2の二者複合体の結晶構造解析にも成功した。
（２）免疫系における糖タンパク質分子間相互作用システム
免疫グロブリンGのFc領域とFcγ受容体（FcγRIII）の相互作用は両者の糖鎖構造に強く依存する。これまで我々は、本複合体の立体構造解析を行い、その糖タンパク質分子間相互作用の構造基盤を明らかにしてきた。平成24年度は、この構造情報を基に高親和および低親和型の糖タンパク質複合体の分子設計を行い、それら複合体のX線結晶構造解析を試みた。その結果、新たに3つのIgG FcとFcγRIII複合体の結晶構造の決定に成功した。
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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
本研究を通じて、ERGIC-53、MCFD2、糖鎖リガンドからなる三者複合体の結晶構造、さらに高親和および低親和型の新たな3つのIgG FcとFcγRIII複合体の結晶構造解析に成功した。以上、総合的に判断して極めて順調に研究は進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システム
ERGIC-53とMCFD2の複合体の立体構造解析を実施し、血液凝固第V・第VIII因子の認識様式の構造基盤を原子レベルで解明する。MCFD2が認識し得る血液凝固第V・第VIII因子のアミノ酸配列をバイオインフォマティクス解析とNMR解析によって探索する。その結果見出された候補ペプチドについて、MCFD2との相互作用様式の詳細を3者複合体の結晶構造解析によって明らかにする。結晶構造解析にあたっては、平成24年度明らかにしたERGIC-53とMCFD2複合体の結晶構造情報を縦横に活用する。すなわち、結晶中においてMCFD2のリガンド部位と最も近接している分子の末端構造を標的として、血液凝固第V・第VIII因子ペプチドと単鎖化した分子設計を行う。この単鎖化したペプチドクロスリンカーにより、特に結晶中において極めて安定な複合体が形成されるものと期待される。
（２）免疫系における糖タンパク質分子間相互作用システム
IgG FcとFcγRIIIの相互作用は両者の糖鎖構造に強く依存する。糖転移酵素の遺伝子ノックアウト、in vitroの酵素反応などを駆使して理想的な分子構造を有するFcを作出し、FcγRIIIとの相互作用様式を結晶構造解析およびNMR解析により実験的に検証する。これらに加えて、表面プラズモン共鳴法、カロリメトリーなどによる相互作用の物理化学的観点からの評価と細胞レベルでの抗体依存性細胞性細胞障害（ADCC）活性測定による機能評価を実施する。
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Research Products
(27 results)
