髄液内におけるN-GlcNAc型糖鎖生成機構の解明

• 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: 26110724
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 長江 雅倫 国立研究開発法人理化学研究所, 糖鎖構造生物学研究チーム, 研究員 (60619873)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 糖鎖生物学 / 構造生物学 / 糖鎖構造解析 / 髄液

研究実績の概要

髄液に含まれる蛋白質と血清中の蛋白質では糖鎖修飾が大きく異なっており、糖鎖構造の多様性と神経疾患との密接な関わりがクローズアップされている。例えば神経疾患の一つである特発性正常圧水頭症（iNPH）はその簡便な診断法が確立されていなかったが、最近になり髄液中のトランスフェリンの糖鎖構造がiNPHの診断マーカーとなる可能性が報告された。申請者は平成24～25年度の公募研究から生まれた融合研究により、髄液中のトランスフェリンの部位特異的な糖鎖解析から、新奇な糖鎖構造であるN-GlcNAc型糖鎖を持つ画分が存在することを見出した（Nagae et al. Glycobiology 2014）。N-GlcNAc型糖鎖はマウスのシナプス後肥厚（Postsynaptic density, PSD）を対象にした最近のプロテオミクス解析でも見出されており、神経系に特有の糖鎖構造である可能性がある。しかしながら、N-GlcNAc型糖鎖の分布や、細胞外画分におけるN-GlcNAc型糖鎖の生成メカニズムは全くといっていいほど不明である。本申請課題は、髄液内に含まれる糖蛋白質の広範な解析によって、N-GlcNAc型糖蛋白質群を同定することを第一の目的とする。さらに第二の目的として髄液におけるN-GlcNAc型糖鎖の生成メカニズムを生化学的手法および情報科学的手法により解析をし、その生理的意義を明らかにする。我々は第一の目的に沿って、これまで質量分析を用いた髄液内の網羅的な糖蛋白質解析によりN-GlcNAc型糖蛋白質を新たに一種類見出した。また第二の目的について、N-GlcNAc型糖鎖の生成が細胞外領域で起きるという作業仮説の下、髄液中の遊離糖鎖の解析を行い、血清と比較して髄液中にはほとんどN型糖鎖の代謝産物は見られないことを見出した。また新規シアル酸代謝産物を同定した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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] Enhancement of solubility and yield of a β-glucan receptor Dectin-1 C-type lectin-like domain in Escherichia coli with a solubility-enhancement tag. Protein (2016)
  • 著者名/発表者名: Dulal HP, Nagae M, Ikeda A, Morita-Matsumoto K, Adachi Y, Ohno N, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: Expr Purif. 巻: 123 ページ: 97-104
  • DOI: 10.1016/j.pep.2016.04.002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of human dendritic cell inhibitory receptor (DCIR) C-type lectin domain reveals the binding mode with N-glycan (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Ikeda A, Hanashima S, Kojima T, Matsumoto N, Yamamoto K, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: Mar 26 号: 8 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic visualization of a flipped-back conformation of bisected glycans bound to specific lectins (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Kanagawa M, Morita-Matsumoto K, Hanashima S, Kizuka Y, Taniguchi N, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 (22973) 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/srep22973
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sugar recognition and protein-protein interaction of mammalian lectins conferring diverse functions (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: Curr Opin Struct Biol. 巻: 34 ページ: 108-15
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2015.08.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ visualization of a glycoform of transferrin: Localization of α2,6-sialylated transferrin in the liver (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuka Matsumoto, Toshie Saito, Kyoka Hoshi, Hiromi Ito, Yoshinobu Kariya, Masamichi Nagae, Yoshiki Yamaguchi, Yoshiaki Hagiwara, Noriaki Kinoshita, Ikuo Wada, Kiyoshi Saito, Takashi Honda and Yasuhiro Hashimoto
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 157(4) 号: 4 ページ: 211-216
  • DOI: 10.1093/jb/mvu071
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for amyloidogenic peptide recognition by sorLA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitago Y, Nagae M, Nakata Z, Yagi-Utsumi M, Takagi-Niidome S, Mihara E, Nogi T, Kato K, Takagi J.
  • 雑誌名: Nat Struct Mol Biol. 巻: 22 号: 3 ページ: 199-206
  • DOI: 10.1038/nsmb.2954
  • 査読あり
• [雑誌論文] A platform of C-type lectin-like receptor CLEC-2 for binding O-glycosylated podoplanin and nonglycosylated rhodocytin (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Morita-Matsumoto K, Kato M, Kaneko MK, Kato Y, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: Structure 巻: 22 号: 12 ページ: 1711-1722
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.09.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural change of N-glycan exposes hydrophobic surface of human transferrin (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamichi Nagae, Kana Morita-Matsumoto, Seisuke Arai, Ikuo Wada, Yuka Matsumoto, Kiyoshi Saito, Yasuhiro Hashimoto and Yoshiki Yamaguchi
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 24(8) 号: 8 ページ: 693-702
  • DOI: 10.1093/glycob/cwu033
  • 査読あり
• [雑誌論文] The α-helical region in p24γ2 subunit of p24 protein cargo receptor is pivotal for the recognition and transport of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Theiler R, Fujita M, Nagae M, Yamaguchi Y, Maeda Y, Kinoshita T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 289 号: 24 ページ: 16835-16843
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.568311
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Atomic details of the glycosylation-dependent and independent ligand interactions of C-type lectin-like receptor-2 (CLEC-2) (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamichi Nagae, Kana Morita-Matsumoto, Masaki Kato, Mika Kaneko, Yukinari Kato and Yoshiki Yamaguchi
  • 学会等名: Joint meeting of the Society for Glycobiology (SFG) and the Japanese Society of Carbohydrate Research (JSCR)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, US
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [学会発表] 血小板凝集因子受容体CLEC-2のリガンド認識機構の結晶学的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長江雅倫、森田加奈、加藤雅樹、金子美華、加藤幸成、山口芳樹
  • 学会等名: 日本結晶学会2014年度年会
  • 発表場所: 東京都文京区
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [備考] 折れ曲がった形の糖鎖を可視化 －糖鎖構造の揺らぎの理解へ一歩前進－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160323_2/