プロテオグリカンとコンドロイチン硫酸結合性タンパク質に関する統合的神経糖鎖生物学

• 研究領域: 統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明
• 研究課題/領域番号: 24110501
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 菅原 一幸 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 学術研究員 (60154449)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 神経 / アルツハイマー病 / プロテオミクス / プロテオグリカン / コンドロイチン硫酸 / RAGE / グリコサミノグリカン / セマフォリン / デルマタン硫酸 / ヘパラン硫酸

研究概要

以前、コンドロイチン硫酸(CS)鎖中のEユニット構造が神経突起の伸長促進活性を有することを見出した。さらに、アルツハイマー病に関わるReceptor for Advanced Glycation End-products (RAGE)がCS-Eの受容体であることを同定した
本研究では、Receptor for Advanced Glycation End-products (RAGE)RAGEおよびコンドロイチン硫酸(CS)が関わる神経突起の伸長メカニズムを解明し、アルツハイマー病や神経再生の新しい研究分野の開拓を目指している。昨年度は、神経突起伸長活性を示すCS-Dから新規オリゴ糖を７種類単離し、脳のCSを認識する抗CS抗体と反応することを見出した。さらに、プロテオミクス解析によってCS鎖と結合する脳由来の新規タンパク質を複数同定した。また、非酵素的に酸・アルカリを使用せずにCSをオリゴ糖に低分子化する新技術を開発し、CS鎖中の機能ドメインの単離を加速させた。さらに、CS鎖をガラスの基盤に固相化し、CS鎖を含めたグリコサミノグリカン鎖のマイクロアレイを開発した。今年度は、セマフォリン3AがCS-Eと結合することで、ペリニューロナルネットの構築に寄与していることを見出した。さらに共同研究として、てんかん性の脳症がUDP-糖の輸送体をコードする遺伝子に変異が起きることで発症することを見出した。
以上の研究成果を国際誌に原著論文を５報発表した。また、国内学会発表2回、国際学会での発表を５回行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Interaction of chondroitin sulfate and dermatan sulfate from various biological sources with heparin-binding growth factors and cytokines (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuji Mizumoto, Duriya Fongmoon, Kazuyuki Sugahara
  • 雑誌名: Glycoconjugate Journal 巻: in press 号: 6 ページ: 619-632
  • DOI: 10.1007/s10719-012-9463-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] A sulfated glycosaminoglycan array for molecular interactions between glycosaminoglycans and growth factors or anti-glycosaminoglycan antibodies (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Takada, Masao Fukushima, Peraphan Pothacharoen, Prachya Kongtawelert, Kazuyuki Sugahara
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 435 号: 2 ページ: 123-130
  • DOI: 10.1016/j.ab.2013.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass preparation of oligosaccharides by hydrolysis of chondroitin sulfate polysaccharides with subcritical water microreaction system (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Yamada, Keiichiro Matsushima, Haruo Ura, Nobuyuki Miyamoto, Kazuyuki Sugahara
  • 雑誌名: Carbohydrate Research 巻: 371 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1016/j.carres.2013.01.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semaphorin 3A binds to the perineuronal nets via chondroitin sulfate type E motifs in rodent brains (2013)
  • 著者名/発表者名: Gunnar Dick, Chin Lik Tan, Joao Nuno Alves, Erich M. E. Ehlert, Gregory M. Miller, Linda C. Hsieh-Wilson, Kazuyuki Sugahara, Arie Oosterhof, Toin H. van Kuppevelt, Joost Verhaagen, James W. Fawcett, and Jessica C. F. Kwok
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 288 号: 38 ページ: 27384-27395
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.310029
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo mutations in SLC35A2 encoding a UDP-galactose transporter cause early-onset epileptic encephalopathy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kodera H, Nakamura K, Osaka H, Maegaki Y, Haginoya K, Mizumoto S, Kato M, Okamoto N, Iai M, Kondo Y, Nishiyama K, Tsurusaki Y, Nakashima M, Miyake N, Hayasaka K, Sugahara K, Yuasa I, Wada Y, Matsumoto N, Saitsu H.
  • 雑誌名: Hum Mutat 巻: 34 号: 12 ページ: 1708-1714
  • DOI: 10.1002/humu.22446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel highly sulfated hexasaccharide sequences isolated from chondroitin sulfate of shark fin cartilage: Insights into the sugar sequences with bioactivities (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuji Mizumoto, Saori Murakoshi, Kittiwan Kalayanamitra, Sarama Sathyaseelan Deepa, Shigeyuki Fukui, Prachya Kongtawelert, Shuhei Yamada, and Kazuyuki Sugahara
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 23 号: 2 ページ: 155-168
  • DOI: 10.1093/glycob/cws137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chondroitin sulfate wobble motifs modulate the maintenance and differentiation of neural stem cells and their progeny (2012)
  • 著者名/発表者名: Purushothaman, A., Sugahara, K., and Faissner, A.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 287 号: 5 ページ: 2935-2942
  • DOI: 10.1074/jbc.r111.298430
  • 査読あり
• [学会発表] Mass preparation of chondroitin sulfate oligosaccharides by hydrolysis with subcritical water (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田修平、松嶋景一郎、浦晴雄、宮本宣之、菅原一幸
  • 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)
• [学会発表] サメヒレ軟骨コンドロイチン硫酸由来の新規な六糖配列の単離 (2012)
  • 著者名/発表者名: ◯水本秀二, 村越早織, Kittiwan Kalayanamitra, Sarama Sathyaseelan Deepa, 福井成行, Prachya Kongtawelert, 山田修平, 菅原一幸
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡市)
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 硫酸化GAGマイクロアレイの開発およびGAGと成長因子/抗体との相互作用解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: ○高田渉，福島雅夫, Peraphan Pothacharoen, Prachya Kongtawelert, 菅原一幸
  • 学会等名: 第３１回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島市民ホール(鹿児島市)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Novel highly sulfated hexasaccharide sequences isolated from chondroitin sulfate of shark fin cartilage: Insights into the sugar sequences involved in brain development (2012)
  • 著者名/発表者名: ○Shuji Mizumoto, Saori Murakoshi, Kittiwan Kalayanamitra, Sarama Sathyaseelan Deepa, Shigeyuki Fukui, Prachya Kongtawelert, Shuhei Yamada, and Kazuyuki Sugahara
  • 学会等名: 2012年度 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク・夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台国際センター(仙台市)
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] Development of a sulfated glycosaminoglycan array and analysis of molecular interactions between glycosaminoglycans and growth fractors/antibodies (2012)
  • 著者名/発表者名: Wataru Takada, Masao Fukushima, Prachya Kongtawelert, and ○Kazuyuki Sugahara
  • 学会等名: The 15th Gordon Research Conference on Proteoglycans
  • 発表場所: Proctor Academy(米国)
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] Mass preparation of oligosaccharides with intestinal absorption capacity by hydrolysis of chondroitin sulfate polysaccharides with subcritical water microreaction system
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sugahara, Shuhei Yamada, Shuji Mizumoto, Keiichiro Matsushima, Haruo Ura, and Nobuyuki Miyamoto
  • 学会等名: The 13th International Conference on Functional and Medical Foods with Bioactive Compounds: Science and Practical Applications”
  • 発表場所: The Kyoto Prefectural University of Medicine (Kyoto)
• [学会発表] 亜臨界水を利用したコンドロイチン硫酸オリゴ糖の大量調製
  • 著者名/発表者名: 山田修平、松嶋景一郎、浦晴雄、宮本宣之、菅原一幸
  • 学会等名: ５９回日本薬学会東海支部 総会・大会
  • 発表場所: 名城大学薬学部(名古屋)
• [学会発表] Novel highly sulfated hexasaccharide sequences isolated from chondroitin sulfate of shark fin cartilage. Insights into the sugar sequences involved in brain development
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sugahara
  • 学会等名: The 8th International Conference on Proteoglycans
  • 発表場所: Hotel Collegium Glashutten(ドイツ)
• [学会発表] Wobble chondroitin sulfate oligosaccharide motifs and mass production of oligosaccharides
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sugahara
  • 学会等名: The 21st Symposium on Glycosaminoglycans
  • 発表場所: Loveno, Lake Como(イタリア)
  • 招待講演
• [学会発表] Novel chondroitin sulfate oligosaccharide motifs as biomarkers: Insights into their involvement in the brain development
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sugahara and Shuji Mizumoto
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Cell Surface Macromolecules
  • 発表場所: Fortune Park Panchwat(インド)
  • 招待講演
• [学会発表] Integrated neuroglycobiology for proteoglycans and chondroitin sulfate-binding proteins
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sugahara, Shuji Mizumoto, Yusuke Yoshikawa, Shuhei Yamada, Kosei Takeuchi, Yoshiaki Nakayama, Akira Kurosaka, Keiichiro Matsushima, Nobuyuki Miyamoto, Wataru Takada, Hirofumi Kodera, Naomichi Matsumoto, Hirotomo Saitsu, Gunnar Dick, James W. Fawcett, and Jessica C. F. Kwok
  • 学会等名: nternational Symposium on Glyco-Neuroscience
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center(淡路)
• [備考] 研究業績
  • URL: http://www.lfsci.hokudai.ac.jp/labs/infmem/sugaken/lonbun.html