クロトー分子が解明する糖鎖構造の解析

• 研究課題/領域番号: 21390058
• 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: 生理学一般
• 研究機関: 公益財団法人先端医療振興財団 (2011); 京都大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 伊村 明浩 公益財団法人先端医療振興財団, 先端医療センター, 主任研究員 (60362513)
• 連携研究者: 前田 良太 公益財団法人先端医療振興財団, 先端医療センター, 研究員 (50432399)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2011年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2009年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 受容体 / 細胞内シグナル伝達 / アルファークロトー / グルクロン酸 / 糖鎖 / レクチン / クロトーレクチンファミリー / 電解質(リン・カルシウム) / 表面プラズモン共鳴(SPR) / 線維芽細胞増殖因子(FGF) / 糖鎖有機合成 / 質量分析(MS-MS) / 原子間力顕微鏡(AFM) / 3-硫酸化グルクロン酸

研究概要

ベータクロトーはおもに肝臓の肝細胞で発現している、グリコシダーゼ様ドメインを二つ持つI型の膜タンパク質である。アルファークロトーとともにクロトーファミリーに属する。
胆汁酸合成の制御をとおした脂質の取り込み量の調整など、広くエネルギー代謝に関わる内分泌性タンパク質(ホルモン)のひとつとして、線維芽細胞増殖因子(FGF)-19が同定された。このFGF-19は小腸(より胃から遠い回腸末端部に発現が多い)の上皮細胞に発現しており、門脈中を循環して肝細胞にシグナルを受け渡す。そのシグナルを伝えるために、ベータクロトーを必要とする。
ベータクロトータンパク質はアルファークロトータンパク質同様に、糖鎖を認識するレクチン構造をもつ(糖結合タンパク質のことレクチンとよぶ)。そのため、その認識する糖鎖構造がFGF19にもあるものと考え、これまで研究を進めてきた。本研究課題において、特殊糖鎖特異的抗体を用いることで、ベータクロトーが特異的に認識する糖鎖構造を見出すことに成功した。
この発見は、クロトーファミリータンパク質がレクチンとしてどのように、FGFシグナルを伝えるのかの理解につながった。それだけでなく、アルファークロトーはナトリウムカリウムポンプ複合体との結合にも、同様の糖結合機構を使っていることが分かった。つまり、ひとつのタンパク質が、どのようにして複数の分子(FGFファミリーとナトリウムカリウムポンプ)と相互作用するのかについて、合理的に理解することができた。
本課題での発見は今後、ナトリウムカリウムポンプ複合体のような生理分子がどのように細胞膜表面まで調節的に運ばれるか、という生理学上の未解決な問題を解く糸口となる。つまり、糖転移酵素による糖鎖修飾の制御が、生理分子の輸送を調節していることがわかった。この成果をもとに、糖鎖の生物学的な意義を解明する研究が広く行われることになると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Serum soluble alpha-Klotho in hemodialysis patients (2012)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama K, Imura A, Ohkido I, Maruyama Y, Yamazaki Y, Hasegawa H, Urae J, Sekino H, Nabeshima YI, Hosoya T
  • 雑誌名: Clin Nephrol 巻: 77(5) ページ: 347-51
• [雑誌論文] Decreased renalα-Klotho expression in early diabetic nephropathy in humans and mice and its possible role in urinary calcium excretion (2012)
  • 著者名/発表者名: Asai O, Nakatani K, Tanaka T, Sakan H, Imura A, Yoshimoto S, Samejima K, Yamaguchi Y, Matsui M, Akai Y, Konishi N, Iwano M, Nabeshima Y, Saito Y
  • 雑誌名: Kidney Int 巻: 81(6) ページ: 539-47
• [雑誌論文] alpha-Klothoの構造と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 雑誌名: 腎と骨代謝 巻: vol.25 ページ: 33-40
• [雑誌論文] Circulating levels of soluble alpha-Klotho are markedly elevated in human umbilical cord blood (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, Arahori H, Namba N, Kitaoka T, Hirai H, Wada K, Nakayama M, Michigami T, Imura A, Nabeshima Y, Yamazaki Y, Ozono K
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab 巻: 96(6)
• [雑誌論文] メタボリックFGFによる代謝の統合制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鍋島陽一、伊村明浩、前田良太、Klotho
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 30巻 ページ: 252-259
• [雑誌論文] ファミリーによる内分泌性FGFのシグナル制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一、Klotho
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 31巻 ページ: 434-439
• [雑誌論文] Circulating levels of soluble a-Klotho are markedly elevated in human umbilical cord blood (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, Arahori H, Namba N, Kitaoka T, Hirai H, Wada K, Nakayama M, Michigami T, Imura A, Nabeshima Y, Yamazaki Y, Ozono K
  • 雑誌名: J clin Endocrinol Metab 巻: 96 ページ: 943-947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreased renal α-Klotho expression in early diabetic nephropathy in humans and mice and its possible role in urinary calcium excretion (2011)
  • 著者名/発表者名: Asai O, Nakatani K, Tanaka T, Sakan H, Imura A, Yoshimoto S, Samejima K, Yamaguchi Y, Matsui M, Akai Y, Konishi N, Iwano M, Nabeshima Y, Saito Y
  • 雑誌名: Kidney Int 巻: 81 ページ: 539-547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circulating levels of soluble alpha Klotho are markedly elevated in human umbilical cord blood. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, ら, (9番目)
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab. 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of sandwich ELISA for soluble alpha-Klotho measurement : Age-dependent change of soluble alpha-Klotho levels in healthy subjects (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Y, Imura A, Urakawa I, Shimada T, Murakami J, Aono Y, Hasegawa H, Yamashita T, Nakatani K, Saito Y, Okamoto N, Kurumatani N, Namba N, Kitaoka T, Ozono K, Sakai T, Hataya H, Ichikawa S, Imel EA, Econs MJ, Nabeshima Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 398(3) ページ: 513-8
• [雑誌論文] Relevant use of Klotho in FGF19 subfamily signaling system in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama K, Maeda R, Urakawa I, Yamazaki Y, Tanaka T, Ito S, Nabeshima Y, Tomita T, Odori S, Hosoda K, Nakao K, Imura A, Nabeshima Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 107(4) ページ: 1666-71
• [雑誌論文] Persistent alpha-Klotho(a-Kl) expression in the parathyroid glands of patients with secondary hyperparathyroidism (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohkido I, Yokoyama K, Imura A, Utsunomiya Y, Hosoya T, Nabeshima Y
  • 雑誌名: Nephrol Dial Transplant 巻: 25(3) ページ: 1007-8
• [雑誌論文] Establishment of sandwich ELISA for soluble alpha-Klotho measurement. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Y., ら, (2番目)
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 398 ページ: 513-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relevant use of Klotho in FGF19 subfamily signaling system in vivo. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama K, ら、(12番目)
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA. 巻: 107 ページ: 1666-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] αクロトー研究から見たエイジング (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩、鍋島陽一
  • 雑誌名: 日本臨床 巻: 67 ページ: 1283-1288
• [学会発表] クロトーは修飾糖鎖を認識することでFGFシグナルを伝える (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田良太、伊村明浩
  • 学会等名: 第二回公開シンポジウム「修飾シグナル病」学術領域の新展開、ポスター発表
  • 発表場所: 東
  • 年月日: 2012-01-28
• [学会発表] グルクロン酸認識レクチンとしてのクロトー (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会、口演発表
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] グルクロン酸認識レクチンとしてのクロトー (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会、ポスター発表
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ProteOn XRPシステムを用いたクロトーレクチンの糖タンパク質、糖鎖、糖脂質との結合解析への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会バイオインダストリーセミナー、招待講演
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Klotho acts as a novel lectin that binds terminal sulfated glucuronyl moieties (2011)
  • 著者名/発表者名: Maeda Ryota、Imura Akihiro、Nagata Kazuhiro、Henrissat Bernard、Nabeshima Yo-ichi
  • 学会等名: The 31^<st> Naito Conference
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Different profiles of acute PTH secretion (2011)
  • 著者名/発表者名: Imura A, Nabeshima Y
  • 学会等名: Endo2011
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2011-06-06
• [学会発表] Different profiles of acute PTH secretion : A comparison between alpha-Klotho and FGF23-knockout mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Imura Akihiro、Nabeshima Yo-ichi
  • 学会等名: The endocrine society's 93^<rd> annual meeting and EXPO
  • 発表場所: Boston、USA
  • 年月日: 2011-06-04
• [学会発表] A glucuronized steroid is useful for cure of FGF23-and alpha-Klotho dependent rickets (2011)
  • 著者名/発表者名: Maeda Ryota、Imura Akihiro、Nabeshima Yo-ichi
  • 学会等名: The endocrine society's 93^<rd> annual meeting and EXPO
  • 発表場所: Boston、USA
  • 年月日: 2011-06-04
• [学会発表] αクロトーが認識する糖鎖の構造決定とシグナル様式の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 学会等名: 平成23年新学術領域「シグナル修飾病」第1回領域推進会議
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所
• [学会発表] クロトー分子と共役するカルシウム代謝分子群のモーダルシフト (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 学会等名: セルセンサー平成22年度冬の班会議
  • 発表場所: 国際交流会館
  • 年月日: 2010-12-24
• [学会発表] クロトー分子と共役するカルシウム代謝分子群のモーダルシフト (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 学会等名: 平成22年度特定領域研究「セルセンサー」冬の班会議
  • 発表場所: 国際交流会館
• [学会発表] クロトー分子と共役するカルシウム代謝分子群のモーダルシフト (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 学会等名: セルセンサー平成21年度冬の班会議
  • 発表場所: 箕面観光ホテル
  • 年月日: 2009-12-24
• [学会発表] 遠位尿細管、副甲状腺、脈絡膜に発現する体液カルシウムセンサーの解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊村明浩
  • 学会等名: 平成21年度特定領域研究「セルセンサー」夏の班会議
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
• [備考]
  • URL: http://lmls.med.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://lmls.med.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [産業財産権] α-Klotho. FGF23複合体形成阻害化合 (2011)
  • 発明者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一
  • 権利者名: 前田良太、伊村明浩、鍋島陽一
  • 産業財産権番号: 2011-136719
  • 出願年月日: 2011-06-19