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新規スフィンゴ糖脂質プローブの創製による細胞膜ナノドメインの分子基盤解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J10858
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分38040:生物有機化学関連
研究機関岐阜大学

研究代表者

浅野 早知  岐阜大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード細胞膜ドメイン / スフィンゴ糖脂質 / 光アフィニティラベル化 / 糖鎖 / 脂質ラフト / 光親和性プローブ / グロボ系列
研究開始時の研究の概要

本研究では、未分化細胞に特異的に発現することが知られる、グロボ系列スフィンゴ糖脂質(GSL)を対象とし、脂質ラフト様の細胞膜ドメインの動的構造を明らかにすることを目指す。グロボ系列GSLと相互作用する脂質ラフトタンパク質分子が不明であるため、糖鎖末端に光反応基を導入したプローブを開発し、代表的な未分化細胞であるヒトiPS細胞を用いた生細胞膜上での光架橋実験と標的分子の構造解析を行い、細胞膜ドメインの構造を明らかとする。更に、グロボ系列GSLの糖鎖末端に蛍光分子を導入したプローブを用い、標的タンパク質との相互作用を一分子観察することにより、細胞膜ドメインの動態や分布を明らかとする。

研究実績の概要

二年目は、一年目に開発した光反応性基「セレノフェン-2-イル置換型α-ケトアミド」の特性評価及びスフィンゴ糖脂質プローブへの応用に注力し、以下の研究項目を実施した。
1. 新規光反応性基「セレノフェン-2-イル置換型α-ケトアミド」の開発
モデル化合物であるα-マンノースアナログを用い、1H NMRを用いた水中におけるケトアミド構造の安定性評価、高速液体クロマトグラフィーを用いた光分解速度の解析を行い、従来型のチオフェン型構造と同等の水中安定性、光安定性を有することを示した。また、コンカナバリンAレクチンを用いたタンパク質親和性を等温滴定型カロリメトリーにより評価したところ、水素結合やファンデルワールス相互作用に基づく特異性の高い相互作用を示し、ケトアミド構造の導入によりタンパク質との親和性を妨げないことが示された。これらの結果を踏まえ、コンカナバリンAの光アフィニティラベル化を行い、標識化効率をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動により確認したところ、高い標識化効率及び高選択的ラベル化を達成した。以上の結果より、セレノフェン-2-イル置換型α-ケトアミド構造は光反応性基として有用である可能性が示唆された。
2. 光親和性GM3プローブの合成と細胞膜におけるラフト親和性タンパク質との光架橋実験
一年目に合成した、シアル酸9位アミノ基修飾型GM3骨格並びに、アルキン及び前述の光反応性基を有する光反応性基ユニットを用い、両者をカルバメート結合を介してカップリングし、光親和性GM3プローブの合成を達成した。A549細胞を用いた光架橋、アジド-アルキン環化付加反応によるビオチンタグの導入、ストレプトアビジンカラムを用いたGM3-標的タンパク質複合体のアフィニティ精製、プロテオミクス解析を行い、17種類の親和性タンパク質候補が同定された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Constrained sialic acid donors enable selective synthesis of α-glycosides2019

    • 著者名/発表者名
      Komura Naoko、Kato Keiichi、Udagawa Taro、Asano Sachi、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Kiso Makoto、Ando Hiromune
    • 雑誌名

      Science

      巻: 364 号: 6441 ページ: 677-680

    • DOI

      10.1126/science.aaw4866

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] p-tert-Butyl Groups Improve the Utility of Aromatic Protecting Groups in Carbohydrate Synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Asano Sachi、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Ando Hiromune
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 21 号: 11 ページ: 4197-4200

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01372

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of fluorescently labeled SSEA-3, SSEA-4 and Globo-H glycosphingolipids for elucidating molecular interactions in the cell membrane.2019

    • 著者名/発表者名
      Sachi Asano, Rita Pal, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Kenichi G.N. Suzuki*, Hiromune Ando*(*corresponding author).
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 24 ページ: 6187-6187

    • DOI

      10.3390/ijms20246187

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細胞膜ラフト親和性相互作用の理解に向けた光親和性スフィンゴ糖脂質プローブの開発研究2021

    • 著者名/発表者名
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,矢木宏和,加藤晃一,水上大輝,平井剛,安藤弘宗
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第16回「若手の力」フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規光反応性基「セレノフェン-2-イル置換型α-ケトアミド」を用いた光親和性スフィンゴ糖脂質プローブの開発と細胞膜ラフト親和性相互作用の理解に向けた応用2021

    • 著者名/発表者名
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,矢木宏和,加藤晃一,水上大輝,平井剛,安藤弘宗
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 脂質ラフトの動的構造の理解を指向した光アフィニティプローブの開発2020

    • 著者名/発表者名
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,水上大輝,平井剛,安藤弘宗
    • 学会等名
      第39回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 糖鎖合成への応用を指向した溶解性向上のための保護基の有用性検証2019

    • 著者名/発表者名
      浅野早知,田中秀則,今村彰宏,石田秀治,安藤弘宗
    • 学会等名
      第38回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~kassei1/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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