糖ヌクレオチド輸送体群:構造と機能、調節とその生理的意義

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480172
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 川喜田 正夫 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (00012740)
• 研究分担者: 三木 俊明 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (10239204) ; 青木 和久 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (00280785) ; 石田 信宏 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (20291148)
• キーワード: 糖ヌクレオチド輸送体 / UDP-ガラクトース輸送体 / CMP-シアル酸輸送体

研究概要

UDP-ガラクトース(UDP-Gal)輸送体(UGT)およびCMP-シアル酸(CMP-NeuAc)輸送体(CST)はいずれもゴルジ膜に局在する10回膜貫通型膜タンパク質であり、約40%のアミノ酸相同性を示すが、それぞれの基質に対する特異性はきわめて厳格である。このことを利用して、両者の配列を相互に部分的に置換したキメラタンパク質を構築し、その基質特異性を検討することによって、糖ヌクレオチド輸送体の基質認識機構の解明をはかった。そのためにまず、キメラcDNAをUGTまたはCSTを欠損する変異細胞の中でそれぞれ一過性に発現させ、特異抗体によって輸送体タンパク質の発現を確認すると同時に、変異細胞表面の特異的糖鎖構造を認識するレクチンの結合の有無によって発現タンパク質の輸送活性を迅速、簡便に評価する判定系を開発した。この評価系を利用して研究した結果、UGTの10個の膜貫通ヘリックス(h1-h10)のうち、h3-h7をCST由来の配列で置き換えたキメラ分子は、UDP-Ga1、CMP-NeuAcの両方を認識して輸送することができる二重特異的輸送体であることが明らかになった。このことは、UDP-Gal,CMP-NeuAcの認識に必要なモチーフが分子内の別々の箇所にあり、それぞれの基質を識別するためのモチーフが相互に排他的ではなく、機能的に両立しうることを示すものであり、注目に値する。基質認識のために最小限必要な領域、特に重要な残基の同定、アンチポート基質であるUMP,CMPに対する二重特異的輸送体の特異性の解明、その識別機構などを次年度以降の課題として、さらに研究を進める予定である。

研究成果

• [文献書誌] Yamamoto, Y. and Kawakita, M.: "Chemical modification of an arginine residue in the ATP-binding site of Ca^<2+>-transporting ATPase of sarcoplasmic reticulum by phenylglyoxal"Mol. Cell Biochem.. 190. 169-177 (1999)
• [文献書誌] Kainuma, M. et al.: "Coexpression of α1, 2 galactosyltransferase and UDP-galactose transporter efficiently galactosylates N- and O-glycans in Saccharomyces cerevisiae"Glycobiology. 9. 133-141 (1999)
• [文献書誌] Ishida, N. et al.: "Molecular cloning and functional expression of the human Golgi UDP-N-acetylglucosamine transporter"J. Biochem.. 126. 68-77 (1999)
• [文献書誌] Sagawa, H. et al.: "Schizosaccharomyces pombe UDP-galactose transporter : identification of its functional form through cDNA cloning and expression in mammalian cells"FEBS Lett.. 451. 295-298 (1999)
• [文献書誌] Aoki, K. et al.: "Expression and activity of chimeric molecules between human UDP-galactose transporter and CMP-sialic acid transporter"J. Biochem.. 126. 940-950 (1999)
• [文献書誌] Ishida, N. et al.: "Indispensability of transmembrane domains of Golgi UDP-galactose transporter as revealed by analysis of genetic defects in UDP-galactose transporter-deficient murine Had-1 mutant cell lines and construction of deletion mutants"J. Biochem.. 126. 1107-1117 (1999)