ヒトiPS細胞が産生するポドカリキシンの糖鎖構造と機能の解明

• 研究課題/領域番号: 20K07003
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47020:薬系分析および物理化学関連
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 豊田 英尚 立命館大学, 薬学部, 教授 (70217579)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: グリコサミノグリカン / iPS細胞 / ポドカリキシン / ケラタン硫酸 / プロテオグリカン

研究開始時の研究の概要

ES細胞やiPS細胞を用いた研究は再生医療・新薬開発に大きく寄与するものと期待されており，その分化誘導メカニズムの解析を様々な視点から行うことが重要である．本研究は，ヒトiPS細胞に特徴的に発現していることが予想されるケラタン硫酸の構造と機能の解明を含む，ヒトiPS細胞をターゲットとした糖鎖研究である．最近，ポドカリキシンに特異的に結合しているケラタン硫酸がヒトiPS細胞の未分化性維持に中心的役割を担っていることが示唆されている．そこで本研究では，ヒトiPS細胞が産生するポドカリキシン上のケラタン硫酸に着目し，糖鎖構造の解析を通じて分化誘導メカニズムの分子基盤解明を試みる．

研究成果の概要

ヒトポドカリキシンは165kDaのシアロ糖タンパク質として腎糸球体に存在しているが、ヒトiPS細胞が産生するポドカリキシンはblue native PAGEによる解析の結果、720kDa以上の巨大分子として発現していることが示された。糖鎖分析を行った結果、ケラタン硫酸の基本骨格であるGalβ1-4GlcNAc(6S)β1-3Galβ1-4GlcNAc(6S)β1の繰り返し構造と、Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1の繰り返し構造の糖鎖が含まれていることが示された。これらの特殊な構造の糖鎖が細胞表面を覆っていることが未分化状態維持に大きく寄与していることが予想された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトiPS細胞の研究で使用されている未分化マーカーの多くは、ポドカリキシン上のケラタン硫酸様糖鎖を認識していると推測されている。しかしながらヒトiPS細胞を用いた分析化学的な糖鎖研究例は少なく、特にケラタン硫酸の分析は非常に高度な技術を要するため、その詳細は国内外で大きな注目を集めている。ポドカリキシンはがん細胞の悪性度マーカーという側面もあるために，幹細胞研究のみならず、がん研究の面からもポドカリキシンの糖鎖研究は大きな意義を持っている。以上のことから、本研究で明らかにされた、ヒトiPS細が産生しているポドカリキシン上の糖鎖構造の情報は、様々な研究分野の進展に大きく寄与するものと考えられる。