Significance of rare nucleotide sugar in of cell proliferation of cystic kidney disease

• Project/Area Number: 21K08266
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53040:Nephrology-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 中嶋 和紀 岐阜大学, 糖鎖生命コア研究所, 准教授 (10442998)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長尾 静子 藤田医科大学, 病態モデル先端医学研究センター, 教授 (20183527) ; 高橋 和男 藤田医科大学, 医学部, 教授 (90631391)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 嚢胞性腎疾患群 / 糖ヌクレオチド / 糖鎖修飾 / グライコミクス / グライコプロテオミクス / 細胞増殖 / LCMS / 嚢胞性腎疾患

Outline of Research at the Start

本研究では、マンノースなどを含む単糖機能性食品に着目して、嚢胞性腎疾患群という遺伝性腎疾患に対する予防療法もしくは、既存薬剤のトルバプタンとの併用療法を提案することが目的である。特に、マンノースから代謝・生合成されるUDP-マンノースやGDP-2-デオキシマンノースという希少糖ヌクレオチドに着目して、糖鎖修飾を介する病態形成機序を明らかにすることで、糖鎖変化による病態抑制効果を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マンノースなどの単糖機能性食品に着目して、嚢胞性腎疾患群に対する予防療法を提案することが目的である。我々は特にマンノースから代謝・生合成されるUDP-マンノースやGDP-2-デオキシマンノースなどの希少糖ヌクレオチドの意義を探索して、病態への関与を検証する。
本年度は、高感度三連四重極型質量分析計(LCMS8060NX)を新規導入して、昨年構築したHILIC-MS/MSを用いる希少糖ヌクレオチドの微量・迅速分析システムを検討した。微量分析では、フェムトモルレベルにおいて定量直線性が得られないという課題が生じ、その原因はリン酸基含有化合物の分析に共通してみられる吸着の影響であると考えた。本研究では、キレート剤であるメドロン酸をサンプルに添加することや、システムの配管をメタルフリーに変更して吸着を抑制した。また金属カラムへの吸着は、メタルフリーのアミドカラムを採用するなどの対策を講じた。
さらに嚢胞腎の尿バイオマーカーを探索する一環として、細胞培養液や血清や髄液、尿に由来する細胞外糖ヌクレオチドの分析に適用した。未同定のピークは、予想される候補分子の標準品を、無保護ヌクレオチド二リン酸と単糖のクロスカップリングを介して化学合成して使用した。尿バイオマーカーの探索では、4週齢から14週齢のネフロン癆モデルラット(Cyラット)から各々採尿して、糖ヌクレオチドや糖タンパク質を評価したところ、バイオマーカー候補分子が得られた。本内容に関して、国際会議において１件報告、共同研究論文も２報報告した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] リール大学(フランス)
• [Int'l Joint Research] リール大学(フランス)
• [Int'l Joint Research] マッコリー大学(オーストラリア)
• [Journal Article] Tolerable glycometabolic stress boosts cancer cell resilience through altered N-glycosylation and Notch signaling activation (2024)
  • Author(s): Iwamoto Shungo、Kobayashi Takashi、Hanamatsu Hisatoshi、Yokota Ikuko、Teranishi Yukiko、Iwamoto Akiho、Kitagawa Miyu、Ashida Sawako、Sakurai Ayane、Matsuo Suguru、Myokan Yuma、Sugimoto Aiyu、Ushioda Ryo、Nagata Kazuhiro、Gotoh Noriko、Nakajima Kazuki、Nishikaze Takashi、Furukawa Jun-ichi、Itano Naoki
  • Journal Title: Cell Death & Disease Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1038/s41419-024-06432-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Splicing regulation of GFPT1 muscle-specific isoform and its roles in glucose metabolisms and neuromuscular junction (2023)
  • Author(s): Farshadyeganeh Paniz、Nazim Mohammad、Zhang Ruchen、Ohkawara Bisei、Nakajima Kazuki、Rahman Mohammad Alinoor、Nasrin Farhana、Ito Mikako、Takeda Jun-ichi、Ohe Kenji、Miyasaka Yuki、Ohno Tamio、Masuda Akio、Ohno Kinji
  • Journal Title: iScience Volume: 26 Issue: 10 Pages: 107746-107746
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.107746
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer Malignancy Is Correlated with Upregulation of PCYT2-Mediated Glycerol Phosphate Modification of α-Dystroglycan (2022)
  • Author(s): Umezawa F, Natsume M, Fukusada S, Nakajima K, Yamasaki F, Kawashima H, Kuo CW, Khoo KH, Shimura T, Yagi H, Kato K.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 23 Issue: 12 Pages: 6662-6662
  • DOI: 10.3390/ijms23126662
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Racial heterogeneity of IgA1 hinge-region O-glycoforms in patients with IgA nephropathy (2022)
  • Author(s): Ohyama Y, Yamaguchi H, Ogata S, Chiurlia S, Cox SN, Kouri NM, Stangou MJ, Nakajima K, Hayashi H, Inaguma D, Hasegawa M, Yuzawa Y, Tsuboi N, Renfrow MB, Novak J, Papagianni AA, Schena FP, Takahashi K.
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Issue: 11 Pages: 105223-105223
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.105223
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Treatment of tubular damage in high-fat-diet-fed obese mice using sodium-glucose co-transporter inhibitors (2022)
  • Author(s): Saitoh S, Takaki T, Nakajima K, Wo B, Terashima H, Shimo S, Nguyen HB, Thai TQ, Kumamoto K, Kunisawa K, Nagao S, Tojo A, Ohno N, Takahashi K.
  • Journal Title: Plos One Volume: 18 Issue: 2 Pages: e0281770-e0281770
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0281770
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hepatocellular carcinoma induces body mass loss in parallel with osmolyte and water retention in rats (2022)
  • Author(s): Kidoguchi Satoshi、Kitada Kento、Nakajima Kazuki、Nakano Daisuke、Ohsaki Hiroyuki、Kittikulsuth Wararat、Kobara Hideki、Masaki Tsutomu、Yokoo Takashi、Takahashi Kazuo、Titze Jens、Nishiyama Akira
  • Journal Title: Life Sciences Volume: 289 Pages: 120192-120192
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2021.120192
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Baseline uric acid levels and steady-state favipiravir concentrations are associated with occurrence of hyperuricemia among COVID-19 patients (2022)
  • Author(s): Koseki T, Nakajima K, Iwasaki H, Yamada S, Takahashi K, Doi Y, Mizuno T
  • Journal Title: Int J Infect Dis Volume: 115 Pages: 218-223
  • DOI: 10.1016/j.ijid.2021.12.324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-throughput N-glycan screening method for therapeutic antibodies using a microchip-based DNA analyzer: a promising methodology for monitoring monoclonal antibody N-glycosylation (2021)
  • Author(s): Kinoshita Mitsuhiro、Nakajima Kazuki、Yamamoto Sachio、Suzuki Shigeo
  • Journal Title: Analytical and Bioanalytical Chemistry Volume: 413 Issue: 19 Pages: 4727-4738
  • DOI: 10.1007/s00216-021-03434-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Basigin deficiency prevents anaplerosis and ameliorates insulin resistance and hepatosteatosis. (2021)
  • Author(s): Ryuge A, Kosugi T, Maeda K, Banno R, Gou Y, Zaitsu K,Ito T, Sato Y, Hirayama A, Tsubota S, Honda T, Nakajima K, Ozaki T, Kondoh K, Takahashi K, Kato N, Ishimoto T, Soga T, Nakagawa T, Koike T, Arima H, Yuzawa Y, Minokoshi Y, Maruyama S, Kadomatsu K.
  • Journal Title: JCI Insight. Volume: 6 Issue: 20
  • DOI: 10.1172/jci.insight.142464
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Platform for rapid plasma N-glycoproteomics using magnetic beads and application for biomarker discovery (2023)
  • Author(s): Kazuki Nakajima
  • Organizer: Protein Metrics, Japanese User Group Meeting
  • Invited
• [Presentation] ヒューマングライコームプロジェクト：ヒト疾患糖鎖関連カタログを作成する 迅速血漿グライコプロテオミクス基盤の検討 (2023)
  • Author(s): 半澤 健，村上 怜子，他那，早川 伸樹，鈴木 敦詞，門松 健治， 〇中嶋 和紀
  • Organizer: 第48回 日本医用マススペクトル学会年会
• [Presentation] Magnetic beads-based method of plasma N-glycoproteomics toward automated analysis (2023)
  • Author(s): 〇Kazuki Nakajima, Ken Hanzawa, Reiko Murakami
  • Organizer: 2023 Society for Glycobiology Annual Meeting
• [Presentation] Screening and quantification of low abundance nucleotide sugars by HILIC-ESI-MS/MS to trace rare sugar-driven glycosylation (2023)
  • Author(s): Kazuki Nakajima
  • Organizer: Glyco 26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HILI-ion mobility-ESI-MS/MSシステムにおける希少糖ヌクレオチドの探索 (2022)
  • Author(s): 中嶋和紀
  • Organizer: 第41回日本糖質学会年会
• [Presentation] 糖異性体の分離技術を駆使した希少糖ヌクレオチドの探索 (2022)
  • Author(s): 中嶋和紀
  • Organizer: 第95回日本生化学会年会
• [Presentation] High-throughput analytical system for tracing nucleotide sugar-driven glycosylation (2022)
  • Author(s): Kazuki Nakajiima
  • Organizer: JSPS Core-to-Core Program, UGLIP Seminar
  • Invited
• [Presentation] HILIC-ESI-MS/MSによる希少糖ヌクレオチドの探索 (2022)
  • Author(s): 中嶋和紀、木下充弘、星雅人、髙橋和男
  • Organizer: 第40回 日本糖質学会年会
• [Remarks]
  • URL: https://medical.jiji.com/topics/2621
• [Remarks]
  • URL: https://www.fujita-hu.ac.jp/news/j93sdv000000gdz0.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 糖ペプチド試料の製造方法 (2024)
  • Inventor(s): 中嶋和紀、半澤健
  • Industrial Property Rights Holder: 中嶋和紀、半澤健
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2024-002980
  • Filing Date: 2024