出芽酵母の遊離糖鎖解析がもたらす新規糖鎖代謝機構の解明とヒト稀少疾患への応用

• 研究課題/領域番号: 18H03990
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 鈴木 匡 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (90345265)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円); 2022年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2020年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2018年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: オリゴ糖転移酵素 / 遊離糖鎖 / ユビキチンリガーゼ / 初代肝細胞 / フォールディング / STT3 / Doa10 / Hrd1 / 出芽酵母 / 先天性糖鎖不全症

研究成果の概要

出芽酵母において、小胞体関連分解（ERAD）に関わるユビキチンリガーゼであるHrd1の変異体がOSTの加水分解反応を増強することが明らかとなった。詳しい解析の結果、出芽酵母におけるOSTの遊離糖鎖生成は小胞体ストレスなど、変性タンパク質が蓄積する条件で促進され、タンパク質のフォールディング促進や凝集抑制に機能がある可能性が示唆された。また、OSTの加水分解によって生じると予想されている哺乳動物の血清遊離糖鎖について精製法の検討を行ったところ、新規な糖鎖構造が複数見つかった。またラット肝臓の初代培養を用いて実際に肝細胞がOST由来糖鎖の分泌に関わることを実験的に証明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々が新たに見出したオリゴ糖転移酵素の加水分解反応は、ドナー基質を加水分解する、という一見無駄な反応であるが、出芽酵母ではタンパク質のフォールディング促進やタンパク質凝集の抑制に関わる可能性が示された。一方哺乳動物細胞では、その加水分解反応が出芽酵母に比べて格段に促進されているが、肝臓が血清に遊離糖鎖を放出できるように進化的に獲得した機能であることが推察される。血清遊離糖鎖の機能はまだ不明であるが、さまざまな免疫反応の調整に関わる可能性が考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Ngly1－/－ rats develop neurodegenerative phenotypes and pathological abnormalities in their peripheral and central nervous systems. (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Asahina, R. Fujinawa, S. Nakamura, K. Yokoyama, R. Tozawa, and T. Suzuki*
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 29 号: 10 ページ: 1635-1647
  • DOI: 10.1093/hmg/ddaa059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The ER-associated protease Ste24 prevents N-terminal signal peptide?independent translocation into the ER in Saccharomyces cerevisiae (2020)
  • 著者名/発表者名: Hosomi Akira、Iida Kazuko、Cho Toshihiko、Iida Hidetoshi、Kaneko Masashi、Suzuki Tadashi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: in press 号: 30 ページ: 10406-10419
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.012575
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cytosolic N-GlcNAc proteins are formed by the action of endo-beta-N-acetylglucosaminidase. (2020)
  • 著者名/発表者名: J. C. Maynard, H. Fujihira, G. E. Dolgonos, T. Suzuki* and A. L. Burlingame
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 539 号: 4 ページ: 719-724
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.06.127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of BMP4/Dpp retrotranslocation and signaling by deglycosylation. (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Galeone, J. M. Adams, S. Matsuda, M. F. Presa, A. Pandey, S. Y. Han, Y. Tachida, H. Hirayama, T. Vaccari, T. Suzuki, C. Lutz, M. Affolter, A. Zuberi, and H. Jafar-Nejad
  • 雑誌名: eLife 巻: 9
  • DOI: 10.7554/elife.55596
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glycometabolic Regulation of the Biogenesis of Small Extracellular Vesicles (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada Yoichiro、Nakajima Kazuki、Suzuki Takehiro、Fukushige Tomoko、Kondo Kiyotaka、Seino Junichi、Ohkawa Yuki、Suzuki Tadashi、Inoue Hiromasa、Kanekura Takuro、Dohmae Naoshi、Taniguchi Naoyuki、Maruyama Ikuro
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 33 号: 2 ページ: 108261-108261
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108261
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The occurrence of nonglycosylated forms of N-glycoprotein upon proteasome inhibition does not confirm cytosolic deglycosylation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Huang C, Suzuki T.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 594 号: 9 ページ: 1433-1442
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional glycomics: Application to medical science and hepatology. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi E, Kamada Y, Suzuki T.
  • 雑誌名: Hepatol Res. 巻: 50 号: 2 ページ: 153-164
  • DOI: 10.1111/hepr.13459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liver-specific deletion of Ngly1 causes abnormal nuclear morphology and lipid metabolism under food stress (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujihira Haruhiko、Masahara-Negishi Yuki、Akimoto Yoshihiro、Hirayama Hiroto、Lee Hyeon-Cheol、Story Benjamin A.、Mueller William F.、Jakob Petra、Clauder-M?nster Sandra、Steinmetz Lars M.、Radhakrishnan Senthil K.、Kawakami Hayato、Kamada Yoshihiro、Miyoshi Eiji、Yokomizo Takehiko、Suzuki Tadashi
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 巻: 1866 号: 3 ページ: 165588-165588
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2019.165588
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NGLY1-Deficiency and the Non-Lysosomal Degradation of Free <i>N</i>-Glycans (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T
  • 雑誌名: Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｇｌｙｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 181 ページ: SE55-SE56
  • DOI: 10.4052/tigg.1926.2SE
  • NAID: 130007683657
  • ISSN: 0915-7352, 1883-2113
  • 年月日: 2019-07-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free Glycans Derived From O-mannosylated Glycoproteins Suggest the Presence of an O-glycoprotein Degradation Pathway in Yeast (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirayama H, Matsuda T, Tsuchiya Y, Oka R, Seino J , Huang C, Nakajima K , Noda Y, Shichino Y, Iwasaki S , Suzuki T
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 294(44) 号: 44 ページ: 15900-15900
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.009491
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A bioactive mammalian disaccharide associated with autoimmunity activates STING-TBK1-dependent immune response (2019)
  • 著者名/発表者名: Fermaintt Charles S.、Sano Kanae、Liu Zhida、Ishii Nozomi、Seino Junichi、Dobbs Nicole、Suzuki Tadashi、Fu Yang-Xin、Lehrman Mark A.、Matsuo Ichiro、Yan Nan
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 2377-2377
  • DOI: 10.1038/s41467-019-10319-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DNA tags used to image sugar-bearing proteins on cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 561 号: 7721 ページ: 38-40
  • DOI: 10.1038/d41586-018-06092-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-glycanase NGLY1 regulates mitochondrial homeostasis and inflammation through NRF1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kun Yang, Ryan Huang, Haruhiko Fujihira, Tadashi Suzuki, Nan Yan
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 215(10) 号: 10 ページ: 2600-2616
  • DOI: 10.1084/jem.20180783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enrichment and characterization of a bacterial mixture capable of utilizing C-mannosyl tryptophan as a carbon source (2018)
  • 著者名/発表者名: Hossain Tanim J.、Manabe Shino、Ito Yukishige、Iida Toshiya、Kosono Saori、Ueda Kenji、Hosomi Akira、Inoue Daishi、Suzuki Tadashi
  • 雑誌名: Glycoconjugate Journal 巻: 35 号: 2 ページ: 165-176
  • DOI: 10.1007/s10719-017-9807-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Fluorogenic Probe for the Detection of endo‐β‐N‐Acetylglucosaminidase (2018)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Ishii, Chie Sunaga, Kanae Sano, Chengcheng Huang, Kenta Iino, Yuji Matsuzaki, Tadashi Suzuki, Ichiro Matsuo
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 19 号: 7 ページ: 660-663
  • DOI: 10.1002/cbic.201700662
  • 査読あり
• [学会発表] NGLY1 deficiency and non-lysosomal catabolism of glycans. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: International conference on the biology of resilience and extreme longevity
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞質における糖鎖生物学-細胞恒常性維持の包括的理解を目指して (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 匡
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会フォーラム AMED-CREST/PRIME 研究開発領域紹介：「プロテオスタシスの理解と革新的医療の創出
  • 招待講演
• [学会発表] 血清中シアリル遊離糖鎖の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 黄 澄澄、清野淳一、藤平陽彦、鈴木 匡
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会年会
• [学会発表] ”誰もやってない研究”をやることは無謀なことか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 匡
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Is NGLY1-deficiency a result of defective ER-associated degradation? (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: 25th International Symposium on Glycoconjugates (Glyco25)
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and degradation of free oligosaccharides. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: 18th Human Proteome Organization (HUPO) World Congress/2nd Australasian Glycoscience Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Free oligosaccharides - formation and degradation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: 1st International Symposium on Glycans
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 血清にあるシアリル糖鎖の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 黄 澄澄、清野淳一、藤平陽彦、鈴木 匡
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
• [学会発表] Is NGLY1-deficiency a result of defective ER-associated degradation? (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: 29th International Carbohydrate Symposium (ICS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Toward curing NGLY1-deficiency (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: Benzon Symposium No. 64 GLYCOTHERAPEUTICS - emerging roles of glycans and medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NGLY1-deficiency: Not just a defect in ERAD?? (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki
  • 学会等名: EMBO Workshop endoplasmic reticulum function in health and disease
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Studies on the serum sialyl oligosaccharides (2018)
  • 著者名/発表者名: Chengcheng Huang, Junichi Seino, Haruhiko Fujihira and Tadashi Suzuki
  • 学会等名: Benzon Symposium No. 64 GLYCOTHERAPEUTICS - emerging roles of glycans and medicine
  • 国際学会
• [図書] Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering (2020)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Suzuki and Haruhiko Fujihira
  • 総ページ数: 28
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780124095472