細胞質に存在する遊離型糖鎖の植物成長制御機能の証明と植物育種への応用

• 研究課題/領域番号: 24580495
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 木村 吉伸 岡山大学, その他の研究科, 教授 (70195387)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 植物糖タンパク質 / 植物糖鎖 / 遊離 N-グリカン / PNGase / ENGase / トランスジェニック植物 / ペプチド: N-グリカナーゼ (PNGase) / α-フコシダーゼ (α-Fuc’ase) / 植物N-グリカン / N-グリカン代謝 / 遺伝子ノックアウト植物 / 遊離N-グリカン / 糖鎖機能 / エンドグリコシダーゼ (ENGase) / 遺伝子発現抑制変異株 / 遺伝子過剰発現変異株

研究成果の概要

本申請では，糖鎖代謝に関与する酵素の遺伝子発現制御を通して，①遊離N-グリカンの植物成長あるいは果実熟成の制御機構に関わる生理機能を実証するとともに，②その生理機能を植物成長制御技術の開発へ応用することを目的としている。植物特異的な糖鎖遊離酵素（酸性PNGase (aPNGase)）については，トマトをモデル植物として過剰発現株の構築に成功した。過剰発現トマトにおいては果実強度等に変化が確認され，aPNGase の植物分化への関与が確認された。一方，アラビドプシスについては２種類aPNGase遺伝子のダブルノックアウト株を構築し，組換え植物が環境ストレスに対して感受性が高まることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] β-Galactosidase from Ginkgo biloba seeds active against β-galactose-containing N-glycans: Purification and characterization. (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Ziaur Rahman, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 雑誌名: Bioscence, Biotechnoligy, and Biochemistry 巻: 79 号: 9 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1034653
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural features of free N-glycans occurring in plants and functional features of de-N-glycosylation enzymes, ENGase, and PNGase: the presence of unusual plant complex type N-glycans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda M, Kimura Y.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00429
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large Scale Preparation of Glycopeptides Harboring TF-antigen Unit from Royal Jelly (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, M., Tanaka, T., Kimura, M., and Kimura, Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem., 巻: 78 ページ: 0-0
• [雑誌論文] Changes in Glycinin Digesting Protease Activity During Soybean Germination. (2014)
  • 著者名/発表者名: Md. Akhtaruzzaman, Maeda,M., Kitagawa,K., Takagi, S., Kimura, Y.
  • 雑誌名: 岡山大学農学部学術報告 巻: 103 ページ: 1-4
  • NAID: 120005367627
• [雑誌論文] Purification and characterization of β-xylosidase that is active for plant complex type N-glycans from tomato (Solanum lycopersicum): removal of core α1-3 mannosyl residue is prerequisite for hydrolysis of β1-2 xylosyl residue. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokouchi, D., Ono, N., Nakamura, K., Maeda, M., and Kimura, Y.
  • 雑誌名: Glycoconj. J. 巻: 30 ページ: 463-472
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物糖タンパク質の代謝に関わる糖鎖関連酵素の機能特性と遊離型糖鎖の存在意義;植物 endo-β-N-acetylglucosaminidase (ENGase)とpeptide:N-glycanase (PNGase)- (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，木村吉伸
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 3 ページ: 77-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and Molecular Characterization of Ginkgo biloba β-Xylosidase Active for Plant Complex Type N-Glycans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, M., Akiyama, T., Yokouchi, D., Woo, K. K., and Kimura, Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem., 巻: 77 ページ: 1973-1976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-Scale Preparation of Asn-Glycopeptide Carrying Structurally Homologous Antigenic N-Glycan (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, M., Takeda, N., Mano, A., Yamanishi, M., Kimura, M., and Kimura, Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem., 巻: 77 ページ: 1269-1274
  • NAID: 10031184693
• [雑誌論文] Alteration of cytoskeletal molecules in a human T cell line caused by continuous exposure to chrysotile asbestos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kumagai-Takei, N., Hayashi, H., Matzuzaki, H., Lee, S., Hirastauka, J-i., Nishimura, Y., Kimura, Y., Ostuki, T
  • 雑誌名: Immunobiology. 巻: 218 ページ: 1184-1191
• [雑誌論文] Purification and characterization of β-xylosidasethat is active for plant complex type N-glycans from tomato (Solanum lycopersicum): Removal of core α1-3 mannosyl residue is prerequisite for hydrolysis of β-2 xylosyl residue. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokouchi, D., Ono, N., Nakamura, K., Maeda, M. and Kimura, Y.
  • 雑誌名: Glycoconj. J. 巻: 30 号: 5 ページ: 463-472
  • DOI: 10.1007/s10719-012-9441-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Scale Preparation of Asn-glycopeptide Carrying Structurally Homologous Antigenic N-Glycan (2013)
  • 著者名/発表者名: Megumi MAEDA, Naoto, TAKEDA, Aya MANO, Maomi YAMANISHI, Mariko KIMURA and Yoshinobu KIMURA
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem., 巻: 76
  • NAID: 10031184693
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物糖タンパク質の代謝に関わる糖鎖関連酵素の機能特性と遊離型糖鎖の存在意義 -植物endo-β-N-acetylglucosaminidase (ENGase) とpeptide:N-glycanase (PNGase)- (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，木村吉伸
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 3 ページ: 77-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Features of <i>N</i>-Glycans of Seaweed Glycoproteins: Predominant Occurrence of High-Mannose Type <i>N</i>-Glycans in Marine Plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeo YOSHIIE
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 10 ページ: 1996-1998
  • DOI: 10.1271/bbb.120463
  • NAID: 10031126496
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [学会発表] 遊離N-グリカンの生理機能解析：ENGaseとPNGaseの発現を制御した植物体の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] 植物α1,3/4-フコシダーゼの精製と基質特異性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，板野 紗月，木村 吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] Molecular cloning and gene expression of α1,3/4-Fucosidase from Solanum lycopersicum (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Ziaur RAHMAN, Megumi MAEDA, Yoshinobu KIMURA
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 酸性 PNGase ダブルノックアウトA. thaliana 植物体の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山 剛，前田 恵，藤山 和仁，木村 吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 酸性ペプチドN-グリカナーゼのトマト果実における遺伝子発現解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，藤川 真奈，木村 吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 遊離 N-グリカンのタンパク質リフォールディング促進活性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 達也，藤崎 尚樹，前田 恵，二見 淳一郎，阿部 義人，植田 正，木村 吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 新規植物複合型遊離N-グリカン生成機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 恵，江原 菜津紀，木村 吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 酸性PNGase欠損A. thaliana植物体が産生する遊離N-グリカン構造とPNGase活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi AKIYAMA, Megumi MAEDA, Chihiro Matsumaru, Kazuhito Fujiyama, Yoshinobu KIMURA
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] Molecular Cloning and Expression of α-L-Fucosidases : Application to Glycobiology (2014)
  • 著者名/発表者名: Md. Ziaur Rahman, Makoto Fujishige, Ryuhei Nakano, Megumi Maeda and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] New method to detect acidic PNGase activity in crude plant extract (2014)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Matsumaru, Megumi Maeda and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: 25th Joint Glycobiology Meeting
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] The Transglycosylation Activity of Endo-β-N-Acetylglycosaminidase from Oriza sativa L. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuko Seo, Megumi Maeda and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: 25th Joint Glycobiology Meeting
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] Plant antigenic N-glycans carrying Lewis a epitope(s) are predominantly expressed in submerged plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Misato Tani, Megumi Maeda and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: 25th Joint Glycobiology Meeting
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] 未利用海藻に発現する糖タンパク質の糖鎖構造解析と新規レクチンの探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉家猛雄, 永見匡資,前田恵, 木村万里子,内田基晴,木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] 植物N－グリカン代謝に関与するβ－キシロシダーゼの精製と性質検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 秋山剛，RAHMAN MD ZIAUR，藤重誠，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] ローヤルゼリーからのTF抗原含有糖ペプチドの多量調製法の確立とネオグリコペプチドの合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田恵,田中達也,木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] 植物抗原性N-グリカン含有糖ペプチドの多量調製法の確立とネオグリコペプチドの合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田恵,竹田直人,木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] Endo-β-N-acetylglucosaminidase (ENGase) ノックダウン植物の構築とENGase発現抑制が及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横内大輔, 中村浩介,前田恵 ,木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] 植物複合型N-グリカン代謝に関わるイネα-L-Fucosidase の精製，基質特異性解析及び遺伝子同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤重誠，前田恵，小野奈津子，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] 植物エンドグリコシダーゼのキトオリゴ糖に対する糖転移活性と部位特異的変異導入法による加水分解活性の昂進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉 燃，前田 恵，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第３５回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] STRUCTURAL FEATURES AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF OLIGOSACCHARIDES LINKED TO STORAGE GLYCOPROTEINS IN EDIBLE BEANS. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura, M., Nagasawa, H., Maeda, M., Kimura, Y.
  • 学会等名: 26th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] PREPARATION AND IMMUNOLOGICAL ACTIVITY OF NEOGLYCOCONJUGATE WITH PLANT ANTIGENIC N-GLYCANS (2012)
  • 著者名/発表者名: Maeda, M., Mano, A.2; Yamanishi, M., Otsuki, T., Okano, M., Kimura, Y.
  • 学会等名: 26th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] STRUCTURAL FEATURES OF N-GLYCANS OF SUBMERGED AQUATIC VEGITATION GLYCOPROTEINS (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiie, T., Maeda, M., Kimura, Y., and Kimura, M.
  • 学会等名: 26th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] PURIFICATION AND CHARACTERIZATION OF α-GLUCOSIDASE II FROM CULTURED RICE CELLS INVOLVED IN THE GLYCOPROTEIN FOLDING QUALITY CONTROL (2012)
  • 著者名/発表者名: Murata, S., Kyotani, Y., Maeda, M., and Kimura, Y.
  • 学会等名: 26th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] PULIFICATION AND CONSTRUCTION OF GENE EXPRESSION SYSTEM OF RICE α-1,2-GLUCOSIDASE Ι INVOLVED IN PROTEIN FOLDING IN ENDOPLASMIC RETICULUM (2012)
  • 著者名/発表者名: Hyogo, A., Kyotani, Y., Maeda, M., and Kimura, Y.
  • 学会等名: 26th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Mardid, Spain
• [学会発表] 植物エンドグリコシダーゼの部位特異的変異導入による触媒活性部位の同定と基質特異性の改変 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千葉 燃，岡本尚子，前田 恵，木村吉伸
  • 学会等名: 第85回 日本生化学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 藤重誠，前田恵，木村吉伸 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤重誠，前田恵，木村吉伸
  • 学会等名: 第31回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Free N-glycans in plants: structural features and putative function
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: The 3rd Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
  • 発表場所: 理化学研究所（和光市）
  • 招待講演
• [学会発表] Purification and characterization of Ginkgo biloba β-xylosidase that is active for plant complex type N-glycans
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Akiyama, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: The 3rd Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
  • 発表場所: 理化学研究所（和光市）
• [学会発表] Physiological function of free N-glycans involved in protein folding
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Tanaka, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: The 3rd Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
  • 発表場所: 理化学研究所（和光市）
• [学会発表] Large-Scale Preparation of Asn-Glycopeptide Carrying Structurally Homologous Antigenic N-Glycan
  • 著者名/発表者名: Naoto Takeda, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: The 3rd Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
  • 発表場所: 理化学研究所（和光市）
• [学会発表] Effect of EUL-Related Nucleocytoplasmic Lectin from Arabidopsis thaliana, ArathEULS3, on the Root Growth under Salt Stress.
  • 著者名/発表者名: Megumi Maeda, Jonas van Hove, Elke Fouquaert, Yoshinobu Kimura and Els Van Damme
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Glycobiology2013
  • 発表場所: Petersburg, Florida, USA
• [学会発表] Suppression of Cytosolic and Acidic Peptide:N-Glycanase (PNGase) inArabidopsis thaliana.
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Akiyama, Megumi Maeda, Kazuhito Fujiyama and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Glycobiology2013
  • 発表場所: Petersburg, Florida, USA
• [学会発表] Physiological Function of Free N-glycan involved in Protein Folding.
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Tanaka, Megumi Maeda, Yoshito Abe, Junichiro Futami and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Glycobiology2013
  • 発表場所: Petersburg, Florida, USA
• [学会発表] Large-scale Preparation of Asn-Glycopeptide Carrying Plant Antigenic N-Glycan and The Immunomodulatory Activity on Human Monocyte Derived Dendritic Cells.
  • 著者名/発表者名: Naoto Takeda, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Glycobiology2013
  • 発表場所: Petersburg, Florida, USA
• [学会発表] 酸性 Peptide:N-glycanase 植物遺伝子の過剰発現及び発現抑制を通した糖タンパク質糖鎖の生理機能解析
  • 著者名/発表者名: 村田翔平，前田恵，中村浩介，中野龍平，木村吉伸
  • 学会等名: おかやまバイオアクティブ研究会 第44回シンポジウム
  • 発表場所: 岡山市
• [学会発表] イネEDEM様タンパク質の昆虫細胞を用いた発現系の構築
  • 著者名/発表者名: 兵庫 彬斗, 江原 愛美, 前田 恵, 木村 吉伸
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] 酸性Peptide:N-glycanase (PNGase) 過剰発現トマトの構築
  • 著者名/発表者名: 村田翔平，前田恵，中村浩介，中野龍平，木村吉伸
  • 学会等名: 第37回講演会（日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同大会）
  • 発表場所: 広島市
• [学会発表] 植物複合型糖鎖の代謝に関与するβ-ガラクトシダーゼ (β-Gal'ase) の精製と酵素学的性質
  • 著者名/発表者名: Ziaur Rahman ，秋山剛， 前田恵，木村吉伸
  • 学会等名: 第37回講演会（日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同大会）
  • 発表場所: 広島市
• [学会発表] 植物細胞の小胞体品質管理機構に関わる糖鎖関連タンパク質の機能解析
  • 著者名/発表者名: 兵庫彬斗，前田恵，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部例会
  • 発表場所: 高松市
• [学会発表] 酸性Peptide:N-glycanase (PNGase) 過剰発現トマトの構築と遊離糖鎖構造解析
  • 著者名/発表者名: 村田翔平，前田恵，木村吉伸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部例会
  • 発表場所: 高松市
• [学会発表] 植物エンドグリコシダーゼの部位特異的変異導入による酵素活性制御
  • 著者名/発表者名: 前田恵，瀬尾和子，岡本尚子，木村吉伸
  • 学会等名: 平成26年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 淡水性藻類に発現される N-グリカンの構造解析：ルイス a エピトープ含有糖鎖のスクリーニング
  • 著者名/発表者名: 前田恵，谷 美里，木村吉伸
  • 学会等名: 平成26年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Purification and characterization of plant β-galactosidase that hydrolyzes β1-3 Gal residue in complex type N-glycans
  • 著者名/発表者名: Md. Ziaur Rahman, Megumi Maeda, and Yoshinobu Kimura
  • 学会等名: 平成26年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] トマト実生中におけるENGaseとPNGase の発現解析及び遊離糖鎖の分布解析
  • 著者名/発表者名: 前田恵，松丸千紘，木村吉伸
  • 学会等名: 平成26年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
• [図書] Chemistry, Molecular Sciences and Engineering -Structural and Functional Features of Plant Glycoprotein Glycans- (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, M., and Kimura, Y.
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Elsevier.