| 研究課題/領域番号 |
19H05648
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分G
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| 研究機関 | 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) |
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研究代表者 |
遠藤 玉夫 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, シニアフェロー (30168827)
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| 研究分担者 |
田村 純一 鳥取大学, 農学部, 教授 (30221401)
加藤 龍一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (50240833)
山口 芳樹 東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (90323451)
小林 千浩 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (90324780)
永森 收志 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90467572)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
175,500千円 (直接経費: 135,000千円、間接経費: 40,500千円)
2023年度: 30,550千円 (直接経費: 23,500千円、間接経費: 7,050千円)
2022年度: 30,550千円 (直接経費: 23,500千円、間接経費: 7,050千円)
2021年度: 33,410千円 (直接経費: 25,700千円、間接経費: 7,710千円)
2020年度: 37,180千円 (直接経費: 28,600千円、間接経費: 8,580千円)
2019年度: 43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
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| キーワード | 糖鎖 / 糖アルコール / 筋ジストロフィー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
代表者らは、糖アルコールリン酸（リビトールリン酸）が翻訳後修飾に関わることを哺乳類で初めて発見し、その修飾に関わる酵素を同定した。リビトールリン酸修飾の異常は筋ジストロフィーや滑脳症など重篤な疾患の原因となる。リビトールリン酸は代表者らが世界に先駆けて発見した新奇の翻訳後修飾体であり、生物学的意義の解明が急がれる。本研究ではリビトールリン酸修飾の、①物理化学的特性、②構造解析による修飾分子基盤、③生合成経路、④新規標的分子の同定、⑤生物学的意義、を解明する。本計画により、リビトールリン酸修飾の意義が明らかになり、翻訳後修飾の学術的理解が深まることに加えて、疾患克服に向けた基礎的知見が得られる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、新たな翻訳後修飾体としてのリビトールリン酸（RboP）の生物学的意義を確立することを目的とする。代表者らは、哺乳類のO-マンノース（Man）型糖鎖にRboPが含まれることを発見した。O-Man型糖鎖は構造によりコアM1、コアM 2、コアM 3に分類され、そのうちコアM3糖鎖のみに2個のRboPのタンデム構造が含まれる。このタンデム構造は先天性筋ジストロフィー症の原因遺伝子産物であるFKTNとFKRPによりCDP-リビトール（CDP-Rbo）からRboPがコアM3糖鎖に転移され形成される。本年度は、以下のような成果が得られた。①コアM3糖鎖の生合成において、O-Man修飾後にGlcNAcを転移するPOMGNT2の結晶構造解析を行い、ドメイン構造や二量体として機能することを明らかにした。②ラミニン結合型のO-Man型糖鎖修飾の阻害因子であるCDP-グリセロールは類似構造のCDP-エタノールアミンを合成する酵素PCYT2によって合成されることを明らかにした。③抗RboP抗体を作製するために、ミニジストログリカンを大量発現させ回収した。また化学合成した末端がRboPの化合物を抗原として用いることにし、大量合成系を構築した。さらにこの化合物を用いて、RboPに結合するレクチン様のタンパク質の同定を試みた。④RboPの詳細なNMR解析を行い、リン酸修飾が立体配座に及ぼす影響を調べた。⑤リン酸ジエステル結合したRboとGalNAcを合成した。この合成糖鎖基質は FKRPの特異的基質となることを明らかにし、筋ジストロフィー症の症状改善に有効な化合物となり得る事を示唆できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
O-Man型糖鎖合成関連酵素の構造解析研究において、本年度はPOMGNT2の結晶構造の解明に成功した。また、O-Man型糖鎖修飾の阻害因子であるCDP-グリセロールの合成酵素の同定、FKRPの特異的基質となる低分子糖鎖の化学合成系の確立など、本研究の目的である新たな翻訳後修飾体としてのリビトールリン酸（RboP）の生物学的意義の解明に向けて成果を挙げている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和３年度に引き続き、以下の実験を行う。
・リビトールリン酸修飾の物理化学的特性の解析：コアM3関連糖鎖誘導体の合成法を開発する。これまでに合成した糖鎖（RboP-GalNAc,RboP-RboP-GalNAc, XGリピート）について、NMRおよび分子動力学計算の手法によりコンフォメーションや運動性、ラミニンとの相互作用などの物理化学的特性を解析する。また、糖転移酵素による基質認識など生化学的特性を解析しコアM3糖鎖の生理的意義を検討する。
・関連酵素の構造解析： FKTNとRXYLT1（TMEM5）の結晶構造解析を進める。構造情報から得られた重要アミノ酸の置換体を作製し触媒活性などへの影響を解析する。
・リビトールリン酸の生合成経路の解析：CDP-Rbo（RboP供与基質）の生合成経路においてRboP産生に関わる主要な糖還元酵素および糖リン酸化酵素の特定を目指す。また、CDP-Rboトランスポーターの同定を目指す。CDP-Rboは、FKTNおよびFKRPによるRboP転移反応が行われるゴルジ体内腔に輸送される必要がある。しかしながら、CDP-Rboトランスポーター活性は未だ証明されていないため、CDP-Rbo輸送活性測定法の開発を進める。
・昨年作製したリビトールリン酸修飾の新規標的分子の探索：FKRPおよびRXYLT1（TMEM5）欠損細胞で発現したミニジストログリカンを抗原として使用し、リビトールリン酸およびタンデム構造を認識する抗体を作製する。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる
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