Dynamic combinatorial library to prepare minimum glycoclusters for probing carbohydrate-carbohydrate interactions

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25810105
• Research Institution: Toyo University
• Principal Investigator: 長谷川 輝明 東洋大学, 生命科学部, 教授 (90423566)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 糖鎖 / 糖鎖間相互作用 / 動的コンビナトリアルライブラリー / イオン応答性

Outline of Annual Research Achievements

細胞膜上においてスフィンゴ糖脂質は水平凝集し、「糖マイクロドメイン」を形成している。また、糖マイクロドメイン同士の糖鎖－糖鎖間相互作用（CCIs）により、その後の細胞接着が誘起されることも明らかになりつつある。しかし、CCIsのメカニズムは未だ明らかとなっていない。本研究課題では、糖を導入したトリスビピリジン鉄錯体を合成し、そのコンホメーション解析によりCCIsの評価を行ってきた。例えばラクトース（Lac）またはマルトース（Mal）を有するトリスビピリジン鉄錯体を調製し、ここにアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を添加して、円二色性分散（CD）スペクトル測定を行ったところ、塩の存在により錯体内の糖空間配置が大きく変化することを昨年度までに見出している。この結果は実際の細胞膜上においても、糖マイクロドメイン内の糖空間配置がイオンの存在によって大きく変化し、それをスイッチとして最終的な細胞間CCIsが誘導されていること示唆するデータである。今年度はどの様なイオン種が上記の糖空間配置の変化を引き起こすのかについて、さらに多様なイオン種（アニオンを含む）を用いて網羅的解析を行った。これらの錯体は塩非存在下において弱いながらもΔ型錯体特有のCDスペクトルを示したが、硝酸塩を加えた場合、Mal錯体のCDスペクトルは強いΛ型のスペクトルに変化した。このことは塩の添加によりΛ型錯体が大きく増大したことを示している。一方Lac錯体ではこの様な変化は観測されなかった。また、硫酸塩を添加した場合では、両錯体のΛ型錯体の濃度が共に大きく増大した。これらの結果は、錯体が有する糖構造の違いによって塩に対する応答性が異なることを示している。また各糖鎖と塩の組み合わせにおいて、カチオン種の違いはCDスペクトル変化に全く影響を及ぼさず、上記スペクトル変化がアニオン種による効果であることも示された。

Research Products

• [Journal Article] Hexavalent glycoclusters having tris-bipyridine ferrous complex cores as minimum combinatorial libraries for probing carbohydrate-carbohydrate interactions (2016)
  • Author(s): Y. Nonaka, R. Uruno, F. Dai, R. Matsuoka, M. Nakamura, M. Iwamura, H. Iwabuchi, T. Okada, N. Chigira, Y. Amano, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 72 Pages: 5456-5464
  • DOI: org/10.1016/j.tet.2016.07.026
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Preparation of tris-bipyridine ferrous complexes having multiple carbohydrates and ion-induced rearrangements of their carbohydrate packings (2017)
  • Author(s): Naoto Chigira, Fumiko Dai, Yuki Nonaka, Kohl Sato, Masahito Hagio, Teruaki Hasegawa
  • Organizer: EUROCARB2017
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2017-07-02 – 2017-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preparation of organometallic compounds having multiple carbohydrates and their ion-responses to induce dynamic changes in their carbohydrate packings (2017)
  • Author(s): Naoto Chigira, Fumiko Dai, Masahito Hagio, Teruaki Hasegawa
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 糖修飾トリスフェナントロリン鉄錯体の合成とコンフォメーション変化 (2016)
  • Author(s): 代芙美子・長谷川輝明
  • Organizer: 第10回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂ほか（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-07
• [Presentation] 糖鎖間相互作用のメカニズム解析：糖修飾トリスビピリジン鉄錯体を用いた動的コンビケム的アプローチ (2016)
  • Author(s): 野中祐紀・宇留野龍平・代芙美子・松岡亮次・岩村真帆・中村真基・天野善継・千明脩人・長谷川輝明
  • Organizer: 第35回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県高知市）
  • Year and Date: 2016-09-03
• [Presentation] 糖修飾トリスフェナントロリン鉄錯体の合成とコンフォメーション解析 (2016)
  • Author(s): 代芙美子・長谷川輝明
  • Organizer: 第35回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県高知市）
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] Glycosylated tris-bipyridine ferrous complexes offer dynamic combinatorial libraries for probing carbohydrate-carbohydrate interactions (2016)
  • Author(s): Y. Nonaka, R. Uruno and T. Hasegawa
  • Organizer: Canadian Glycomics Symposium
  • Place of Presentation: Banff, Canada
  • Year and Date: 2016-05-19
  • Int'l Joint Research