O-マンノース型糖鎖の構造多様性とその決定機構の解明
| Project/Area Number |
17H03987
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Biological pharmacy
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology |
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Principal Investigator |
萬谷 博 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究副部長 (20321870)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 糖鎖 / 神経疾患 / 筋疾患 / O-マンノース型糖鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
O-マンノース（Man）型糖鎖には多様な構造が存在し、構造の特徴によりコアM1、コアM2、コアM3の3タイプに分類される。コアM3糖鎖の合成不全は中枢神経障害を伴う先天性筋ジストロフィー症の原因となる。我々はこれまでに、コアM3糖鎖にリビトールリン酸（RboP）が含まれることを発見し、コアM3糖鎖の構造解明と生合成酵素の同定を進めてきた。本研究では、O-Man型糖鎖合成に関わる糖転移酵素群の機能を詳細に解析することで、多様な構造の存在意義や多様な構造をつくるメカニズムの解明を目指している。コアM3糖鎖の生合成では、RboP転移酵素fukutinとFKRPによりCDP-リビトール（CDP-Rbo）からRboPが転移されRboP-RboPタンデム構造が形成される。本年度、我々は新たに、RboPの代わりにCDP-グリセロール（CDP-Gro）からグリセロールリン酸（GroP）が転移されることを発見し、fukutinとFKRPにGroP転移活性があることを明らかにした。さらに、fukutinによりRboPの代わりにGroPが転移された糖鎖は、FKRPの基質とならず、以降の糖鎖伸長は起こらないことが示された。また、CDP-RboとCDP-Groは競合し、CDP-Groの濃度依存的にfukutinとFKRPのRboP転移活性は抑制された。以上の知見は、CDP-RboとCDP-Groによる濃度依存的なO-Man型糖鎖合成の制御機構の存在を示唆するものであり、CDP-GroはO-Man型糖鎖合成の抑制因子である可能性がある。本成果は、哺乳動物にCDP-Groが存在することを示した初めての発見であり、今後、細胞内における存在量や代謝経路などを明らかにしていく必要がある。
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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
哺乳動物で初めてCDP-Groの存在を明らかにし、O-Man型糖鎖にGroPが含まれる構造が存在することを示した。RboP転移酵素であるfukutin、FKRPの機能解析から、両酵素がGroP転移活性を有することを明らかにし、O-Man型糖鎖の生合成の新たな制御機構の存在を示した。また、O-Man型糖鎖合成関連酵素の構造と機能の解析において、各酵素のX線結晶構造解析を順次進めている。こうした結晶構造解析による基質認識機構の解明は、O-Man型糖鎖がどのような構造の糖鎖あるいはタンパク質の上に合成されるのかを調べる上で重要であり、また、変異による疾患発症のメカニズムを理解する上で重要である
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に引き続き、計画（１）（２）（３）を行い、今年度より計画（４）を開始する。
（１）O-マンノース型糖鎖合成関連酵素の構造と機能の解析： X線構造解析により、各酵素の基質認識機構およびドメイン構造と各ドメインの機能を解析する。生化学的手法により構造解析から得られる情報と酵素活性などとの関連を解析し、疾患型変異による機能への影響や病態との関連を検討する。
（２）リビトールリン酸糖鎖およびO-マンノース型糖鎖修飾タンパク質の探索：これまでに報告されたリビトールリン酸含有糖鎖は、哺乳類ではジストログリカンに修飾されたO-マンノース型糖鎖のみであり、他のタンパク質の修飾は不明である。そこで、リビトールリン酸糖鎖の他タンパク質における修飾を調べる。
（３）CDP-リビトールトランスポーターの同定： O-マンノース型糖鎖の合成は小胞体およびゴルジ体内腔で行われるため、細胞質で合成された糖供与体はトランスポーターによりゴルジ内腔へ輸送される。リビトールリン酸の供与体となるCDP-リビトールのトランスポーターは未だ同定されていないため、CDP-リビトールトランスポーターの活性測定法を確立し同定を目指す。
（４）グリセロールリン酸糖鎖の合成機構と糖鎖機能の解析：昨年度にリビトールリン酸の代わりにグリセロールリン酸が修飾された新規構造の合成酵素を同定し、その合成に利用される新規供与体CDP-グリセロールを発見した。哺乳類ではCDP-グリセロールの代謝経路は未知であり、グリセロールリン酸修飾の意義も不明であることから、本糖鎖の合成機構と機能について調べる。
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Report
(2 results)
Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Cell endogenous activities of fukutin and FKRP coexist with the ribitol xylosyltransferase, TMEM52018
Author(s)
Nishihara, R., Kobayashi, K., Imae, R., Tsumoto, H., Manya, H., Mizuno, M., Kanagawa, M., Endo, T., and Toda, T.
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Journal Title
Biochem. Biophys. Res. Commun.
Volume: 497
Pages: 1025-1030
DOI
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[Journal Article] 3D structural analysis of proteinO-mannosyl kinase, POMK, a causative gene product of dystroglycanopathy2017
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Nagae M, Mishra SK, Neyazaki M, Oi R, Ikeda A, Matsugaki N, Akashi S, Manya H, Mizuno M, Yagi H, Kato K, Senda T, Endo T, Nogi T, Yamaguchi Y
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Journal Title
Genes Cells
Volume: 22
Pages: 348-359
DOI
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