| Project/Area Number |
19K15748
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 糖転移酵素 / 糖質加水分解酵素 / N結合型糖鎖 / O結合型糖鎖 / CAZy / 糖タンパク質 / X線結晶構造解析 / 昆虫 / クライオ電子顕微鏡 / カイコ / 糖鎖 / オリゴ糖 / スクロース |
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| Outline of Research at the Start |
Ｎ結合型糖鎖はタンパク質の翻訳後修飾の一つであり、ヒトなどの真核生物においてあらゆる生理機能や疾患などに関与する極めて重要な役割を果たしている。医療用の糖タンパク質の生産方法として昆虫細胞やカイコ虫体を用いた発現系が検討されているが、昆虫のＮ結合型糖鎖の構造はヒトのそれとは異なる点が大きな問題となっている。一方で、昆虫にはヒト型糖鎖生合成に必須な酵素と類似するタンパク質の遺伝子をゲノム中に有しているが、それらの機能や構造はほとんど解明されていない。本研究では、これら昆虫の機能未知酵素群の構造や機能を明らかにし、これらを利用したヒト型糖鎖の合成や新規機能性糖質を創出することを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study focused on insect function-unknown proteins homologous to human glycosyltransferases and glycosidases involved in glycan biosynthesis and related enzymes. We identified and characterized Bombyx mori β-1,4-N-acetylgalactosaminyltransferase, a homolog of human β-1,4-galactosyltransferase, and also identified the C-terminal domain of human and B. mori glycosyltransferases as a new carbohydrate-binding module. B. mori α-fucosidase and α-N-acetylgalactosaminidase was revealed to have specificity towards N- and O-glycans, respectively. Moreover, we determined the crystal structures of two sucrose hydrolases from B. mori, α-1,2-mannosidase and α-N-acetylgalactosaminidase from Enterococcus faecalis acting on N- and O-glycans, respectively, α-1,2-glucosidase from Flavobacterium johnsoniae specific for kojibiose, and α-1,3-glucosidase from Lactococcus lactis specific for nigerose.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
糖鎖はあらゆる生理機能や疾患、細菌やウイルスの感染に関与しているため、創薬・医療の観点からも重要な研究対象である。本研究においてヒトと昆虫の酵素活性と構造の違いを明らかにしたことから、昆虫細胞や虫体を用いたヒト型糖タンパク質生産の基盤構築に寄与するものと考えらえる。また、糖鎖およびその部分構造に高い特異性を持つ複数の酵素を発見し、その立体構造を明らかにしたことから、酵素を利用した糖鎖の加工技術の開発に応用できる可能性を示した。
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