デルマタン硫酸,コンドロイチン硫酸のタンパク質への結合領域の構造と生合成の研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06808061
• 研究機関: 神戸薬科大学
• 研究代表者: 菅原 一幸 神戸薬科大学, 薬学部・生化学教室, 教授 (60154449)
• 研究分担者: 山田 修平 神戸薬科大学, 薬学部・生化学教室, 助手 (70240017) ; 北川 裕之 神戸薬科大学, 薬学部・生化学教室, 講師 (40221915)
• キーワード: コンドロイチン硫酸 / デルマタン硫酸 / 硫酸化グリコサミノグリカン / 硫酸化 / インターα-トリプシンインヒビター / ウリマリ-トリプシンインヒビター / GalNAc転移酵素

研究概要

コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸などの硫酸化グリコサミノグリカン鎖は共通の構造GlcA-Gal-Gal-Xyl-Serを介してコアタンパク質のSer残基に共有結合している。しかし、共通の構造から構造も機能も極めて異なる糖鎖へと分岐していく生合成のメカニズムは謎である。この命題を解明すべく、橋渡し領域周辺の微細糖鎖構造の解析と橋渡し領域の生合成に関与する新奇酵素の検索を行い、次の知見を得た。
(1)ウシ大動脈由来のデルマタン硫酸の構造解析によって、コンドロイチン硫酸だけでなくデルマタン硫酸でも、橋渡し領域のGalの硫酸化による修飾を見い出した。単離・構造決定した一つのオリゴ糖は下のようなイズロン酸(IdoA)を含む珍しい構造をしていた。
ΔHexAα1-3GalNAc(4-Sulfate) β1-4IdoAα1-3Gal(4-Sulfate) β1-3Galβ1-4Xyl-ol
(2)コンドロイチン硫酸をコアタンパク上に一本だけ結合したヒト血中インターα-トリプシンインヒビターと尿中ウリナリートリプシンインヒビターに下記構造を見い出し、Galの4位の硫酸化の重要性を再確認した。
ΔHexAα1-3GalNAc(4-Sulfate) β1-4GlcAβ1-3Gal(4-Sulfate) β1-3Galβ1-4Xyl-ol
(3)一方、上記のような硫酸化による修飾構造の生合成における意義を検討する過程で、化学合成されたGlcA-Gal-Gal-Xyl-Serを基質として、実は報告されたことのないα-GalNAc転移酵素の高い活性をウシ胎児血清中に見い出した。
(4)コンドロイチン硫酸生合成の酵素学的研究の過程で、我々は、コンドロイチン硫酸鎖の繰り返し二糖領域の合成にあずかるβ-GalNAc転移酵素の高い活性をウシ血清中に見い出した。

研究成果

• [文献書誌] 菅原一幸: "Structural studies on the hexasaccharide alditols isolated from the carbohydrate-protein linkage region of dermatan sulphate proteoglycans of bovine aorta." J. Bil. Chem.270. 7204-7212 (1995)
• [文献書誌] 北川裕之: "Detection and characterization of UDP-GalNAc: chondroitin N-acetylgalactosaminyltransferase in bovine serum using a simple assay method." J. Biochem. 117. 1083-1087 (1995)
• [文献書誌] 山田修平: "The sulfated carbohydrate-protein linkage region isolated from chondroitin 4-sulfate chains of inter-α-trypsin inhibitor in human plasma." Glycobiology. 5. 335-341 (1995)
• [文献書誌] 北川裕之: "GalNAc Transfer to the Common Carbohydrate-Protein Linkage Region of Sulfated Glycosaminoglycans." J. Biol. Chem.270. 22190-22195 (1995)
• [文献書誌] 山田修平: "The uniform galactose 4-sulfate structure in the carbohydrate-protein linkage region of human urinary trypsin inhibitor." Eur. J. Biochem.233. 687-693 (1995)