細胞膜糖鎖ドメインの形成と機能の動的機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H04495
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 安藤 弘宗 岐阜大学, 研究推進・社会連携機構, 教授 (20372518)
• 連携研究者: 鈴木 健一 岐阜大学, 研究推進・社会連携機構, 教授 (50423059)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2015年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 細胞膜ドメイン / 脂質ラフト / ガングリオシド / 1分子イメージング / 糖鎖 / 一分子イメージング / 有機合成 / 光応答性プローブ

研究成果の概要

【研究内容】細胞膜ドメインと呼ばれる細胞膜に一過的に形成される分子の集合体に関する研究を行った。特に細胞膜ドメインの主要分子である糖脂質（糖鎖と脂質が結合した分子）に注目し、細胞膜ドメインが形成される際の糖脂質の振舞いを１分子観察という高精細な可視化技術によって解析することを目的とした。
【成果】合成化学の手法により、天然分子と同様な性質を維持した蛍光標識した糖脂質分子を世界で初めて開発した（11種類）。この蛍光糖脂質分子を細胞膜に挿入し、1分子ごとの細胞膜での振舞いを解析することにより、「脂質ラフト」「糖脂質ドメイン」と呼ばれるドメイン形成の基礎となる分子間相互作用を見出すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Revealing the raft domain organization in the plasma membrane by single-molecule imaging of fluorescent ganglioside analogs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Naoko Komura, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Makoto Kiso, Takahiro K. Fujiwara, Akihiro Kusumi.
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 598 ページ: 267-282
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2017.06.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Functional Characterization of Novel Sialyl LewisX Mimic-Decorated Liposomes for E-selectin-Mediated Targeting to Inflamed Endothelial Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Chantarasrivong Chanikarn、Ueki Akiharu、Ohyama Ryutaro、Unga Johan、Nakamura Shinya、Nakanishi Isao、Higuchi Yuriko、Kawakami Shigeru、Ando Hiromune、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Yamashita Fumiyoshi、Kiso Makoto、Hashida Mitsuru
  • 雑誌名: Molecular Pharmaceutics 巻: 14 号: 5 ページ: 1528-1537
  • DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.6b00982
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 1,2-trans-Selective Glycosyl Donor Bearing Cyclic Protection at the C-2 and C-3 Hydroxy Groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Yagami Nahoko、Tamai Hideki、Udagawa Taro、Ueki Akiharu、Konishi Miku、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Kiso Makoto、Ando Hiromune
  • 雑誌名: European Journal of Organic Chemistry 巻: 2017 号: 32 ページ: 4778-4785
  • DOI: 10.1002/ejoc.201700671
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of fluorescent gangliosides for the studies of raft domains. (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoko Komura, Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Miku Konishi, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Akihiro Kusumi, Makoto Kiso.
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 597 ページ: 239-263
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2017.06.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of new ganglioside probes and unraveling of raft domain structure by single-molecule imaging. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando, Naoko Komura, Takahiro K. Fujiwara, Makoto Kiso, Akihiro Kusumi.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1861 号: 10 ページ: 2494-2506
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2017.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Synthetic Challenge to the Diversity of Gangliosides for Unveiling Their Biological Significance (2017)
  • 著者名/発表者名: Ando, H., Komura, N., Imamura, A., Kiso, M., Ishida, H.
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 75 号: 11 ページ: 1162-1170
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.75.1162
  • NAID: 130006196292
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of seleno-fucose compounds and their application to the X-ray structural determination of carbohydrate-lectin complexes using single/multi-wavelength anomalous dispersion phasing. (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Shimabukuro, H. Makyio, T. Suzuki, Y. Nishikawa, M. Kawasaki, A. Imamura, H. Ishida, H. Ando, R. Kato, M. Kiso
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 25 号: 3 ページ: 1132-1142
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2016.12.021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Komura, K. G. N. Suzuki, H. Ando, M. Konishi, M. Koikeda, A. Imamura, R. Chadda, T. K. Fujiwara, H. Tsuboi, R. Sheng, W. Cho, K. Furukawa, K. Furukawa, Y. Yamauchi, H. Ishida, A. Kusumi (Co-Corresponding Author), and M. Kiso
  • 雑誌名: Nat. Chem. Biol. 巻: in press 号: 6 ページ: 402-410
  • DOI: 10.1038/nchembio.2059
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient synthesis of the Lewis A tandem repeat for elucidating the carbohydrate recognition mechanism of mannose binding protein (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kobayashi, A. Ueki, T. Yamaji, K. Nagao, A. Imamura, H. Ando, M. Kiso, H. Ishida
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21 号: 5 ページ: 614-614
  • DOI: 10.3390/molecules21050614
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First total synthesis of starfish ganglioside GP3 bearing a unique sialyl glycan structure (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Goto, M. Sawa, H. Tamai, A. Imamura, H. Ando, H. Ishida, M. Kiso
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 号: 24 ページ: 8323-8331
  • DOI: 10.1002/chem.201600970
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel potent and highly specific inhibitor against influenza viral N1-N9 neuraminidases: Insight into neuraminidase-inhibitor interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sriwilaijaroen, S. Magesh, A. Imamura, H. Ando, H. Ishida, M. Sakai, E. Ishitsubo, T. Hori, S. Moriya, T. Ishikawa, K. Kuwata, T. Odagiri, M. Tashiro, H. Hiramatsu, K. Tsukamoto, T. Miyagi, H. Tokiwa, M. Kiso, Y. Suzuki
  • 雑誌名: J. Med. Chem. 巻: 59 号: 8 ページ: 4563-4577
  • DOI: 10.1093/glycob/cww060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Six independent fucose-binding sites in the crystal structure of Aspergillus oryzae lectin (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Makyio, J. Shimabukuro, T. Suzuki, A. Imamura, H. Ishida, M. Kiso, H. Ando, R. Kato
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 477 号: 3 ページ: 477-482
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.06.069
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The origin of high stereoselectivity in di-tert-butylsilylene-directed (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Imamura, N. Matsuzawa, S. Sakai, T. Udagawa, S. Nakashima, H. Ando, H. Ishida, M. Kiso
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 81 号: 19 ページ: 9086-9140
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b01685
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ureido-Modified Sialyl Donor: A Tool for the Synthesis of (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tanase, A. Imamura, H. Ando, H. Ishida, M. Kiso
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 18 号: 6 ページ: 1454-1457
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First Total Synthesis of Ganglioside GAA-7 from Starfish Asterias amurensis versicolor (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamai, H., Imamura, A., Ogawa, J., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem. 巻: 8 号: 23 ページ: 5199-5211
  • DOI: 10.1002/ejoc.201500606
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Total Synthesis and Neuritogenic Activity Evaluation of Ganglioside PNG-2A from the Starfish Protoreaster nodosus (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto, K., Suzuki, T., Tamai, H., Ogawa, J., Imamura, A., Ando, H., Ishida, H. and Kiso, M.
  • 雑誌名: Asian J. Org. Chem. 巻: 4 号: 10 ページ: 1160-1171
  • DOI: 10.1002/ajoc.201500282
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Total Syntheses of Disulphated Glycosphingolipid SB1a and the Related Monosulphated SM1a (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirose, H. Tamai, C. Gao, A. Imamura, H. Ando, H. Ishida, T. Feizi, M. Kiso
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 号: 45 ページ: 11105-11117
  • DOI: 10.1039/c5ob01744k
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure-Activity Relationship Study of the Neuritogenic Potential of the Glycan of Starfish Ganglioside LLG-3 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamagishi, R. Hosoda-Yabe, H. Tamai, M. Konishi, A. Imamura, H. Ishida, T. Yabe, H. Ando, M. Kiso
  • 雑誌名: Mar. Drugs 巻: 13 号: 12 ページ: 7250-7274
  • DOI: 10.3390/md13127062
  • NAID: 120005756289
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 糖鎖の構造多様性に挑む－精密合成が拓く糖鎖の機能研究－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 平成29年度有機合成セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Synthetic chemistry of sialic acid-containing glycolipids for molecular understanding of their biological roles (2017)
  • 著者名/発表者名: Ando, H
  • 学会等名: International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017 (ISPAC2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of structurally defined fluorescent probes of glycosphingolipids useful for lipid raft research (2017)
  • 著者名/発表者名: Ando, H
  • 学会等名: International seminar on biophysics and chemical biology of biomembrane and lipid bilayers
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 糖鎖機能の分子理解を指向した分子創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 第44回有機典型元素化学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] 精密有機合成を基盤とした細胞膜微小領域の分子基盤研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 理研シンポジウム 「細胞内糖修飾の統合的ケミカルバイオロジー」
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of fluorescent probes of globo-series gangliosides (2017)
  • 著者名/発表者名: Asano, S., Yamaguchi, E., Komura, N., Ando, H., Imamura, A., Ishida, H., Kiso, M.
  • 学会等名: 19th European Carbohydrate Symposium, Barcelona
  • 国際学会
• [学会発表] グロボ系ガングリオシドの膜ドメイン形成機構解明を目指した蛍光アナログ分子の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅野早知、河村奈緒子、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • 学会等名: 糖鎖科学中部拠点 第14回「若手の力」フォーラム
• [学会発表] 1,2-trans-Selective glycosyl donor bearing cyclic protection at the C2 and C3 hydroxyl groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Yagami, N. Tamai, H., Ueki, A., Konishi, M., Ando, H., Imamura, A., Ishida, H., Kiso, M.:
  • 学会等名: 19th European Carbohydrate Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular interactions in the cell membrane revealed by novel glycolipid probes (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ando
  • 学会等名: CARBO-XXXI: 2016, An International Conference on New Frontiers in Carbohydrate Chemistry and Biology
  • 発表場所: Delhi, India
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新しい糖鎖プローブで追う脂質ラフトの実体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 第25回日本バイオイメージング学会学術集会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2016-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] 神経突起伸展活性を有するウミシダ由来シアル酸含有糖脂質 CJP 系列の 全合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 玉井秀樹, 後藤健太, 武田陽, 水野孝星, 安藤弘宗, 今村彰宏, 石田秀治, 木曽真
  • 学会等名: 第35回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 高知市
  • 年月日: 2016-08-31
• [学会発表] ラフト分子の1分子イメージングに向けた蛍光ガングリオシドの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河村奈緒子, 鈴木健一, 安藤弘宗, 小西美紅, 今村彰宏, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽真:
  • 学会等名: 第35回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 高知市
  • 年月日: 2016-08-31
• [学会発表] Synthetic study on unique sialic acid containing glycan architectures of neuritogenic gangliosides found in echinoderms (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ando, H. Tamai, T. Suzuki, A. Imamura, H. Ishida, M. Kiso
  • 学会等名: 2016 International Carbohydrate Symposium (ICS2016)
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Development of fluorescent ganglioside analogs for imaging of raft-based interactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Komura, N., Suzuki, K., Ando, H., Konishi, M., Imamura, A., Ishida, H., Kusumi, A., Kiso, M
  • 学会等名: 2016 International Carbohydrate Symposium (ICS2016)
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Synthetic chemistry challenging to diversity of gangliosides (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ando
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • 発表場所: 淡路市
  • 年月日: 2016-07-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of novel ganglioside probes to explore glycan-protein architecture formed in the cell membrane (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ando
  • 学会等名: Glycoscience Japan -The Netherlands Joint seminar 2016
  • 発表場所: Leiden, The Netherland
  • 年月日: 2016-04-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 脂質ラフトの一分子イメージングに向けたGPIアンカープローブの合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西美紅, 鈴木達哉, Rita, P., 安藤弘宗, 今村彰宏, 石田秀治, 木曽真
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 脂質ラフトの機能解明に向けた光反応性ガングリオシドプローブの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河村奈緒子, 鈴木健一, 安藤弘宗, 今村彰宏, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽真
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 脂質ラフトの一分子観察に向けた脂質および糖鎖変換型蛍光GM3プローブの合成と機能評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山﨑彩乃, 河村奈緒子, 鈴木健一, 安藤弘宗, 今村彰宏, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽真
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 脂質ラフトの一分子観察に向けた蛍光ラクトシルセラミドの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口英利子, 河村奈緒子, 鈴木健一, 安藤弘宗, 今村彰宏, 石田秀治, 楠見明弘, 木曽真
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 合成化学で糖鎖の新世界を探訪する (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 第10回多糖の未来フォーラム
  • 発表場所: 名古屋市
  • 招待講演
• [学会発表] Ganglioside probes for exploring functional molecular complexes in the cell membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Ando, Hiromune:
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2015)
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Total synthesis of ganglioside PNG-2A found in the starfish Protoreaster nodosus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto, K., Suzuki, T., Tamai, H., Ogawa, J., Ando, H., Imamura, A., Ishida, H., Kiso, M.
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2015)
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Ganglioside synthesis for understanding interplays with membrane molecules. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ando, Hiromune
  • 学会等名: 2015 Glycoscience Symposium, Institute of Biological Chemistry, Academia Sinica
  • 発表場所: 台湾
  • 年月日: 2015-12-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 糖鎖-蛋白質複合体の機能解明を指向したガングリオシドプローブの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗
  • 学会等名: 第34回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-07-31
  • 招待講演
• [図書] Organoselenium Compounds in Biology and Medicine: Synthesis, Biological and TherapeuticTreatments (2017)
  • 著者名/発表者名: Kona, C., Shimabukuro, J., Kiso, M., Ando, H.
  • 総ページ数: 457
  • 出版者: the Royal Society of Chemistry
• [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック 創薬・医療から食品開発まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤弘宗, 鈴木健一, 楠見明弘, 木曾眞
  • 総ページ数: 678
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック 創薬・医療から食品開発まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 今村彰宏, 安藤弘宗, 石田秀治, 木曾眞
  • 総ページ数: 678
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [備考] https://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/
• [備考] http://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/