常磁性金属修飾糖鎖を用いた過渡的相互作用の動的観察

• 研究課題/領域番号: 24750170
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 山口 拓実 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (60522430)
• 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 糖鎖 / NMR / 常磁性 / 立体構造解析 / ダイナミクス

研究成果の概要

生体内では、分子間の弱い相互作用による過渡的な複合体形成が重要な役割を果たしている。本研究では、弱い相互作用の担い手として糖鎖に着目し、常磁性NMR法を応用することで、糖鎖の立体構造、ダイナミクス、相互作用様式を明らかにすることを目的とした系統的な解析を実施した。
常磁性タグ修飾を活用したNMR計測による精密実験データに裏付けられた分子シミュレーションを通じて、複雑な分岐構造と柔構造を有する糖鎖の動態を定量的観点から描象することに成功した。さらに、タンパク質による糖鎖の分子認識に際して、多様な構造アンサンブルの中の特定のコンフォマーが選ばれる様子を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Emerging structural insights into glycoprotein quality control coupled with N-glycan processing in the endoplasmic reticulum (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Satoh, T.Yamaguchi, and K.Kato
  • 雑誌名: Molecules 巻: 20 号: 2 ページ: 2475-2491
  • DOI: 10.3390/molecules20022475
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 糖鎖の立体構造を描き出す (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実, 加藤晃一
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 55 号: 2 ページ: 081-083
  • DOI: 10.2142/biophys.55.081
  • NAID: 130005061222
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exploration of conformational spaces of high-mannose-type oligosaccharides by an NMR-validated simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, Y.Sakae, Y.Zhang, S.Yamamoto, Y.Okamoto, and K.Kato
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 53 号: 41 ページ: 10941-10944
  • DOI: 10.1002/ange.201406145
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New NMR tools for characterizing the dynamic conformations and interactions of oligosaccharides (2013)
  • 著者名/発表者名: Ying Zhang, Takumi Yamaguchi, and Koichi Kato
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 号: 12 ページ: 1455-1462
  • DOI: 10.1246/cl.130789
  • NAID: 130004867848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ganglioside-embedding small bicelles for probing membrane-landing processes of intrinsically disordered proteins. (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, T.Uno, Y.Uekusa, M.Yagi-Utsumi, and K.Kato
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 号: 12 ページ: 1235-1237
  • DOI: 10.1039/c2cc38016a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of metabolic ^<13>C labeling in conjunction with high-field nuclear magnetic resonance spectroscopy for comparative conformational analysis of high mannose-type oligosaccharides. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, K.Yanagi, T.Kitajima, T.Yamaguchi, Y.Chiba, and K.Kato
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 3 号: 1 ページ: 108-123
  • DOI: 10.3390/biom3010108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terminal spin labeling of a high-mannose-type oligosaccharide for quantitative NMR analysis of its dynamic conformation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Yukiko Kamiya, Yeun-Mun Choo, Sayoko Yamamoto, and Koichi Kato
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 ページ: 544-546
  • NAID: 10031167819
  • 査読あり
• [学会発表] NMR解析に基づく分子シミュレーションによる高マンノース型糖鎖の動的立体構造の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実, 榮 慶丈, 岡本祐幸, 加藤晃一
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Elucidation of conformational dynamics of oligosaccharides by NMR spectroscopy and molecular dynamics simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, Y. Zhang, and K. Kato
  • 学会等名: The 5th Yonsei-IMS Joint Workshop: “Multilateral approaches for investigating biomolecular structures and functions”
  • 発表場所: 箱根高原ホテル（神奈川県足柄下郡）
  • 年月日: 2015-01-31
• [学会発表] Elucidation of the molecular basis of oligosaccharide functions by NMR spectroscopy and molecular dynamics simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, Y. Sakae, M. Yagi-Utsumi, Y. Zhang, S. Yamamoto, Y. Okamoto, and K. Kato
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • 発表場所: 合歓の郷（三重県志摩市）
  • 年月日: 2015-01-10
  • 招待講演
• [学会発表] Exploration of conformational dynamics of oligosaccharides by stable isotope- and lanthanide- assisted NMR approaches (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, Y. Zhang, Y. Kamiya, S. Yamamoto, and K. Kato
  • 学会等名: XXVIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS)
  • 発表場所: Dallas (USA)
  • 年月日: 2014-08-28
• [学会発表] 揺らめく糖鎖のかたちとはたらき (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実
  • 学会等名: 宇宙・生命・脳・物質・エネルギー」若手研究者による Rising Sun Ⅲ
  • 発表場所: 日本科学未来館（東京都江東区）
  • 年月日: 2014-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] Paramagnetism-assisted NMR approaches to the molecular basis of oligosaccharide functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Ying Zhang, Yukiko Kamiya, Yoshitake Sakae, Yuko Okamoto, and Koichi Kato
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府京都市）
• [学会発表] Paramagnetic NMR approaches for revealing conformational dynamics of oligosaccharides (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Ying Zhang, and Koichi Kato
  • 学会等名: 8th Asian Biophysics Association Symposium (ABA Jeju 2013)
  • 発表場所: Jeju (Korea)
• [学会発表] 安定同位体標識と常磁性プローブ導入による高マンノース型糖鎖のNMR動的構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，王 進政，喜多島敏彦，千葉靖典，戸谷希一郎，神谷由紀子，加藤晃一
  • 学会等名: 第32回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター（大阪府大阪市）
• [学会発表] NMRを用いた糖鎖のコンフォメーション揺らぎとクラスター特性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，加藤晃一
  • 学会等名: 国際高等研研究プロジェクト「分子基盤に基づく生体機能ネットワークとダイナミクスの解明」
  • 発表場所: 国際高等研究所（京都府木津川市）
  • 招待講演
• [学会発表] ランタニドイオンを活用した常磁性NMR法による糖鎖の動的構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，王 進政，戸谷希一郎，榮 慶丈，岡本祐幸，神谷由紀子，加藤 晃一
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 常磁性効果を活用した糖鎖の立体構造解析－NMRと分子動力学計算によるコンフォメーション空間の探査－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実
  • 学会等名: 日本分光学会NMR分光部会 平成25年度講習会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] 生命分子アッセンブリーにおける分子間相互作用のダイナミクス精密解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一，山口拓実
  • 学会等名: 山田研究会・統合バイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 伊良湖ビューホテル（愛知県田原市）
  • 招待講演
• [学会発表] Paramagnetism-assisted NMR evaluation of molecular dynamics simulations for conformational characterization of oligosaccharides (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Ying Zhang, Yukiko Kamiya, Yoshitake Sakae, Yuko Okamoto, and Koichi Kato
  • 学会等名: 6th Japan-Korea Seminars on Biomolecular Science : Experiments and Simulation
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
• [学会発表] 核磁気共鳴法による糖鎖の3次元構造ダイナミクスの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口拓実
  • 学会等名: 第2回 NINS Colloquium
  • 発表場所: ヤマハリゾードつま恋（静岡県掛川市）
• [学会発表] 常磁性NMR分光法と分子動力学計算を組み合わせた糖鎖の動的立体構造解析
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，山本さよこ，加藤晃一
  • 学会等名: 第39回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
• [学会発表] NMRを用いた糖鎖の動的立体構造解析
  • 著者名/発表者名: 山口拓実
  • 学会等名: 分子研若手の会
  • 発表場所: 分子科学研究所（愛知）
  • 招待講演
• [学会発表] Oligosaccharide conformational dynamics analyses by using PCS in conjunction with MD simulation
  • 著者名/発表者名: Ying Zhang, Takumi Yamaguchi, Sayoko Yamamoto, Koichi Kato
  • 学会等名: 26 International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid (Spain)
• [学会発表] 分子動力学計算と常磁性NMR法による糖鎖の立体構造揺らぎの評価
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，山本さよこ，亀田倫史，加藤晃一
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水－生命のエネルギーと分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス（大阪）
• [学会発表] 常磁性NMR法による糖鎖の動的立体構造解析
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，山本さよこ，亀田倫史，Erdelyi Mate，Griesinger Christian，加藤晃一
  • 学会等名: 第31回 日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島）
• [学会発表] Paramagnetic-assisted NMR analyses of conformational dynamics of gangliosides
  • 著者名/発表者名: Ying Zhang, Takumi Yamaguchi, Sayoko Yamamoto, Yoshinori Uekusa and Koichi Kato
  • 学会等名: 4th Asian Communications of Glycobiology and Glycotechnology (ACGG 2012 Conference)
  • 発表場所: Jeju (Korea)
• [学会発表] Comparative conformational analysis of high-mannose-type oligosaccharides using high-field NMR spectroscopy combined with 13C-labeling technique
  • 著者名/発表者名: Kotaro Yanagi, Yukiko Kamiya, Toshihiko Kitajima, Takumi Yamaguchi, Yasunori Chiba and Koichi Kato
  • 学会等名: 4th Asian Communications of Glycobiology and Glycotechnology (ACGG 2012 Conference)
  • 発表場所: Jeju (Korea)
• [学会発表] 常磁性効果を応用した糖鎖の動的立体構造解析
  • 著者名/発表者名: 山口拓実，Zhang Ying，山本さよこ，亀田倫史，加藤晃一
  • 学会等名: 第51回 NMR討論会
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知）
• [学会発表] NMR法による神経変性疾患関連タンパク質とガングリオシドクラスターとの相互作用解析
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂，山口拓実，植草義徳，加藤晃一
  • 学会等名: 第34回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学（京都）
• [学会発表] NMR spectroscopic approaches to the conformational dynamics of oligosaccharides by paramagnetic tagging
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Ying Zhang, Koichi Kato
  • 学会等名: The First International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • 発表場所: 東工大蔵前会館（東京）
• [学会発表] Conformations, dynamics, and interactions of sugar chains as studied by NMR spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Uekusa, Ying Zhang, Kotaro Yanagi, Takumi Yamaguchi, Koichi Kato
  • 学会等名: The 6th International Symposium, Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: 京都テルサ（京都）
• [学会発表] Characterization of conformational dynamics of branched oligosaccharides by using paramagnetic NMR techniques
  • 著者名/発表者名: Ying Zhang, Takumi Yamaguchi, Sayoko Yamamoto, Koichi Kato
  • 学会等名: 9th SOKENDAI Student Seminar (Life Science Retreat 2012)
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋（静岡）
• [学会発表] Comparative conformational analysis of high-mannose-type oligosaccharides using high-field NMR spectroscopy combined with 13C-labeling technique
  • 著者名/発表者名: Kotaro Yanagi, Yukiko Kamiya, Toshihiko Kitajima, Takumi Yamaguchi, Yasunori Chiba, Koichi Kato
  • 学会等名: Sokendai Asian Winter School "Frontiers in Photo-Molecular Science"
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知）
• [学会発表] Paramagnetic Lanthanide-tagging for NMR Conformational Characterization of Glycolipids
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Ying Zhang, Koichi Kato
  • 学会等名: Pure and Applied Chemistry International Conference 2013 (PACCON 2013)
  • 発表場所: Chon Buri (Thailand)
• [学会発表] NMR approaches to the molecular basis of oligosaccharide functions
  • 著者名/発表者名: Takumi Yamaguchi, Koichi Kato
  • 学会等名: 2013 Asian Core Winter School
  • 発表場所: Busan (Korea)
  • 招待講演
• [図書] Advances in Experimental Medicine and Biology (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, T. Yamaguchi, T. Satoh, M. Yagi-Utsumi, Y. Kamiya, Y. Sakae Y. Okamoto, and K. Kato
  • 総ページ数: 411
  • 出版者: Springer (Switzerland)
• [図書] Glycoscience: Biology and Medicine (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, and K. Kato
  • 総ページ数: 1568
  • 出版者: Springer (Japan)
• [図書] Advances in Neurobiology (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, T. Yamaguchi, and K. Kato
  • 総ページ数: 584
  • 出版者: Springer (New York)
• [備考] 水中で絶え間なく揺らいでいる糖鎖の立体構造を描き出す
  • URL: https://www.ims.ac.jp/news/2014/09/05_2994.html