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ヘパラン硫酸生合成酵素の変異による遺伝病の発症機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06552
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47030:薬系衛生および生物化学関連
研究機関名城大学

研究代表者

山田 修平  名城大学, 薬学部, 教授 (70240017)

研究分担者 水本 秀二  名城大学, 薬学部, 准教授 (40443973)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードへパラン硫酸 / グリコサミノグリカン / 生合成 / 遺伝病 / ノックアウトマウス / 糖転移酵素 / EXTL3 / キシロース転移酵素 / ヘパラン硫酸
研究開始時の研究の概要

ヘパラン硫酸(HS)の生合成酵素遺伝子の変異に基づく遺伝病が発症する分子メカニズムを解明するために、変異型酵素タンパク質の解析、患者由来の不死化した細胞のHSと細胞内シグナル伝達系の解析、T細胞特異的ノックアウトマウスの解析、脳特異的ノックアウトマウスの解析を行う。さらに、異常となったHSを介した細胞内シグナル伝達系を改善する方法を模索し、本疾患の治療法の開発を目指す。

研究成果の概要

グリコサミノグリカン(GAG)生合成酵素遺伝子の変異に基づく遺伝病について、疾患発症の分子メカニズムを解明するために実験を行った。患者で見つかっている変異型酵素タンパク質の組換え体を作製し、酵素活性の測定を行い、野生型と定量的な比較を行なった。その結果、変異型酵素の活性低下が確認できた。GAG生合成の鍵酵素の1つであるEXTL3の変異患者から細胞を調製し、GAG鎖を精製し、その含有量、二糖組成、鎖長を調べ、健常人のデータと比較し、構造の変化を見出した。三種のExtl3 コンディショナルノックアウトマウスを作製し、T細胞分化への影響、脳の発達への影響、腎糸球体基底膜への影響を調べた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グリコサミノグリカン生合成酵素遺伝子の変異に基づく遺伝病について、疾患発症の分子メカニズムを解明するために実験を行った。その詳細なメカニズムが解明できれば、本疾患の治療法の開発につながる。また、グリコサミノグリカン生合成酵素の欠損は、正常に機能していないシグナル伝達経路を補完するアゴニストの投与によって治療効果が現れる可能性があり、他の遺伝性疾患への波及効果も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Gothenburg(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Mice lacking nucleotide sugar transporter SLC35A3 exhibit lethal chondrodysplasia with vertebral anomalies and impaired glycosaminoglycan biosynthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Saito S, Mizumoto S, Yonekura T, Yamashita R, Nakano K, Okubo T, Yamada S, Okamura T, Furuichi T.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 18 号: 4 ページ: e0284292-e0284292

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0284292

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Congenital Disorders of Deficiency in Glycosaminoglycan Biosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 12 ページ: 717535-717535

    • DOI

      10.3389/fgene.2021.717535

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] グリコサミノグリカン生合成に関わるキシロース転移酵素の遺伝性疾患を発症する変異型の酵素活性測定2024

    • 著者名/発表者名
      野原若菜、清益慎也、山田修平、水本秀二
    • 学会等名
      日本薬学会第144回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] グルタミン酸作動性神経特異的にヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を完全欠損させたマウスの解析2023

    • 著者名/発表者名
      荻堂百佳、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原 明、山田修平
    • 学会等名
      第55回日本結合組織学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 糸球体たこ足細胞特異的にヘパラン硫酸生合成酵素EXTL3を欠損させたマウスにおけるヘパラン硫酸の解析2023

    • 著者名/発表者名
      石垣凜空馬、村松 尚、水本秀二、松阪泰二、菅原 明、山田修平
    • 学会等名
      第69回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] グルタミン酸作動性神経特異的にヘパラン硫酸(HS)合成酵素EXTL3を欠損させたマウス脳におけるHS、Extl3の発現解析2023

    • 著者名/発表者名
      沼崎礼奈、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第69回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of T cell differentiation in mice lacking heparan sulfate biosynthetic enzyme Extl32023

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Asaoka, Natsu Yamazaki, Shuji Mizumoto, Tadashi Yamashita, Akira Sugawara, Shuhei Yamada
    • 学会等名
      The 26th International Glycoconjugate Symposium (Glyco26)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of uridine diphosphate on the enzymatic activities of glycosaminoglycan biosynthetic enzymes, xylosyl- and glucuronyl-transferases2023

    • 著者名/発表者名
      Asaka Takayasu, Shuhei Yamada, Shuji Mizumoto
    • 学会等名
      The 26th International Glycoconjugate Symposium (Glyco26)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hereditary bone disorders caused by reduced activity of xylosyltransferases involved in glycosaminoglycan biosynthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Yamada, Asaka Takayasu, Shinya Kiyomasu, Shuji Mizumoto
    • 学会等名
      The 26th International Glycoconjugate Symposium (Glyco26)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウリジン二リン酸(UDP)によるUDP-グルクロン酸デカルボキシラーゼ、キシロース転移酵素およびグルクロン酸転移酵素活性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、髙安麻香、古川憲司、山田修平
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第19回若手の力フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Effect of uridine diphosphate on the enzymatic activities of UDP-GlcA decarboxylase, xylosyltransferase, and glucuronyltransferase20232023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Mizumoto, Asaka Takayasu, Kenji Furukawa, Shuhei Yamada
    • 学会等名
      Annual Meeting of Society for Glycobiology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Glycosaminoglycan structure in congenital disorders caused by defects in its biosynthetic enzymes2023

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Yamada
    • 学会等名
      International conference of Proteoglycans in cancer and embryonic development
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遺伝性骨疾患を引き起こすキシロース転移酵素の変異による酵素活性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、清益慎也、山田修平
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第18回若手の力 フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳のグルタミン酸作動性神経特異的にヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を欠損させたマウスにおける脳機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      沼崎礼奈、三河範花、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第18回若手の力 フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] T細胞特異的にヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を欠損させたマウスにおけるT細胞分化の解析2023

    • 著者名/発表者名
      浅岡千晶、山﨑奈都、水本秀二、山下匡、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第18回若手の力 フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] デビュクオア骨異形成症や脊椎・眼症候群を引き起こすキシロース転移酵素のアミノ酸置換による酵素活性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、清益慎也、山田修平
    • 学会等名
      日本薬学会第143回年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] T細胞特異的EXTL3欠損マウスにおけるT細胞分化の遅延2022

    • 著者名/発表者名
      山﨑奈都、大橋礼、大橋里帆、水本秀二、山下匡、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第86回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 興奮性神経特異的にヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を欠損させたマウスの解析2022

    • 著者名/発表者名
      三河範花、小林素子、石崎愛弓、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第54回日本結合組織学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Congenital disorders daused by defects in biosynthesis of glycosaminoglycans2022

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Yamada
    • 学会等名
      2022 Korea - Japan Joint Symposium on Matrix Biology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遺伝性の骨系統疾患を引き起こす変異型キシロース転移酵素の酵素活性への影響2022

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、清益慎也、山田修平
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカン生合成に関わるキシロース転移酵素1および2の遺伝性疾患を引き起こす変異が及ぼす酵素活性への影響2022

    • 著者名/発表者名
      清益慎也、花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力 フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力 フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Biosynthesis of glycosaminoglycans and the related congenital disorders2022

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Yamada
    • 学会等名
      6th International Anatomical Sciences and Cell Biology Conference (IASCBC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] β3ガラクトース転移酵素6 (b3galt6) のゼブラフィッシュ変異体におけるコンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の定量解析2022

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      日本薬学会第142回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカン生合成に関わるキシロース転移酵素の遺伝性疾患を引き起こす変異が及ぼす酵素活性への影響2022

    • 著者名/発表者名
      清益慎也、花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
    • 学会等名
      日本薬学会第142回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘパラン硫酸生合成酵素Extl3を興奮性神経特異的に欠損させたマウスにおける認知機能と不安様行動の解析2022

    • 著者名/発表者名
      三河範花、髙羽里佳、小林素子、石崎愛弓、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      日本薬学会第142回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘパラン硫酸生合成酵素EXTL3をT細胞特異的に欠損させたマウスの解析2022

    • 著者名/発表者名
      山﨑奈都、大橋礼、大橋里帆、水本秀二、山下匡、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      日本薬学会第142回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおけるグリコサミノグリカンの定量解析2021

    • 著者名/発表者名
      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖(GlcA-Gal-Gal-Xyl)の生合成に関わるb3galt6を欠損したゼブラフィッシュにおけるグリコサミノグリカンの定量解析2021

    • 著者名/発表者名
      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      第53回日本結合組織学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの生合成に関わるキシロース転移酵素の活性低下が引き起こす遺伝性骨系統疾患2021

    • 著者名/発表者名
      花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
    • 学会等名
      第53回日本結合組織学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 前脳領域の興奮性神経特異的Extl3欠損マウスの作製とその行動観察2021

    • 著者名/発表者名
      石崎愛弓、小林素子、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第67回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 前脳領域の興奮性神経特異的Extl3欠損マウスの認知機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      小林素子、石崎愛弓、髙羽里佳、衣斐大祐、水本秀二、平松正行、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第67回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] T細胞特異的Extl3欠損マウスの作製とその解析2021

    • 著者名/発表者名
      大橋礼、大橋里帆、水本秀二、山下匡、菅原明、山田修平
    • 学会等名
      第67回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] コンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6のゼブラフィッシュ変異体におけるグリコサミノグリカンの定量2021

    • 著者名/発表者名
      水本秀二、Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      第40回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおけるコンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の定量解析2021

    • 著者名/発表者名
      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおける骨・皮膚・筋肉の解析2021

    • 著者名/発表者名
      Sarah Delbaere、Adelbert De Clercq、水本秀二、Fredrik Noborn、Jan Willem Bek、Lien Alluyn、Charlotte Gistelinck、Delfien Syx、Phil L. Salmon、Paul J. Coucke、Goran Larson、山田修平、Andy Willaert、Fransiska Malfait
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 名城大学薬学部病態生化学研究室

    • URL

      http://www-yaku.meijo-u.ac.jp/Research/Laboratory/pathobio/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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