グリコサミノグリカンに関する糖鎖工学的研究のための新しい方法の開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05680518
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 高垣 啓一 弘前大学, 医学部, 助教授 (70163160)
• 研究分担者: 泉 淳 弘前大学, 医学部, 助手 (20241458)
• キーワード: 糖鎖工学 / グリコサミノグリカン / エンド型グリコシダーゼ / 糖転移反応 / イオンスプレー質量分析計

研究概要

細胞外マトリックスを構成しているプロテオグリカンの糖鎖であるグリコサミノグリカンには細胞の接着、認識、コラーゲンとの結合等様々な機能を有する特定の糖鎖構造、即ち、機能性ドメイン構造がその内部に含まれるということが明らかになってきた。そこで、我々はこのような糖鎖を切り出し、構造解析し、更に新しい機能性糖鎖の人工的合成を目的とした糖鎖工学的研究を進めた。即ち、我々はまず糖鎖の選択的切り出しに必要な新しいエンド型グリコシダーゼを3種発見した。次に、切り出された糖鎖の構造解析の方法として2-アミノピリジンで糖鎖を蛍光標識し、これを高速液体クロマトで解析し、更にこれをイオンスプレーイオン源を装着したタンデム四重極型質量分析計を用いて分析を行い、そのデータを詳細にコンピューター解析することにより、糖鎖配列に関する情報を得た。続いて、エンド型グリコシダーゼの一つである精巣ヒアルロニダーゼの糖転移能の特性を詳細に調べ、加水分解反応の逆反応を利用した糖鎖の人工的合成法を確立した。その結果を元に、供与体、あるいは受容体としてのグリコサミノグリカンの組み合せとその反応条件を変えることにより、最大22糖までの天然型、あるいは、非天然型の新規オリゴ糖の人工的合成を可能とした。
以上の結果はグリコサミノグリカン糖鎖から機能性ドメイン部分を有する部分を切り出し、その構造を解明し、更には再構築をするという人工糖鎖のデザイン化という道を開いたことを意味している。

研究成果

• [文献書誌] Keiichi Takagaki: "Characterization of hydrolysis and transglycosylation by testicular hyaluronidase using ion-spray mass spectrometry." Biochemistry. 33. 6503-6507 (1994)
• [文献書誌] Keiichi Takagaki: "Analysis of glycosaminoglycans by high-performance liquid chromatography." J.Biochem.Biophys.Methods. 28. 313-320 (1994)
• [文献書誌] Jun Izumi: "A novel oligosaccharide,xylosylβ1-4xylosylβ1-(4-methylumbelliferone),synthesized by cultured human skin fibroblasts." J.Biochem.116. 524-529 (1994)
• [文献書誌] Toshiya Nakamura: "A novel oligosaccharide,GlcAβ1-4Xylβ1-(4-methylumbelliferone),synthesized by human cultured skin fibroblasts." Biochem.J.304. 731-736 (1994)
• [文献書誌] Hiromi Saitoh: "Enzymic reconstruction of glycosaminoglycan oligosaccharide chain using the transglycosylation reaction of bovine testicular hyaluronidase." J.Biol.Chem.(in press). (1955)
• [文献書誌] Shigeru Shibata: "HNK-1-reactive novel oligosaccharide,sulfate-0-3GalcAβ1-4Xylβ1-(4-methylumbelliferone),synthesized by cultured human skin fibroblasts." J.Biol.Chem.(in press). (1995)