生体反応の高次構造認識における糖鎖コドンの化学的解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13898018
• 研究機関: (財)東京都老人総合研究所
• 研究代表者: 古川 清 (財)東京都老人総合研究所, 生体情報部門, 室長 (10190133)
• 研究分担者: 加藤 晃一 名古屋市立大学, 薬学部, 教授 (20211849) ; 鷹野 景子 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (00143701) ; 小川 温子 お茶の水女子大学, 大学院, 助教授 (90143700) ; 横山 三紀 東京医科歯科大学, 歯学部, 講師 (70191533) ; 畑中 保丸 富山医科薬科大学, 薬学部, 教授 (30111181)
• キーワード: 複合糖質 / 糖鎖コドン / タンパク質との作用 / 高次構造認識 / 計算科学 / 構造生物学 / 超機能性糖鎖 / 生体応用

研究概要

今日ではポストゲノム研究としてプロテオーム研究が活発に行われているが、プロテオーム研究の究極は、結合している糖鎖の機能の如何に関わっている。生体で作られる多くのタンパク質に糖鎖は結合しており、糖鎖との関係を明確にしないとタンパク質の機能解析はできないと考えられる。本研究班では、タンパク質と糖鎖の分子内および分子問の相互作用系に焦点をあてて、タンパク質や脂質に結合した糖鎖がタンパク質とどのような相互作用でタンパク質の機能を制御しているかを、分子レベルで解明する研究グループを立ち上げるための準備を行うことにある。そこで全体会議、国際シンポジウムと数回の幹事会を開催し、本研究分野の現状と各班員の準備状況を報告し確認した。さらにこれらの会議を通して、今後の研究対象とすべきバイオシステムを選択し、分子内相互作用系としてはマトリックスタンパク質のレセプターであるインテグリンとこれに結合した糖鎖の機能を、また分子間相互作用系としては、N-アセチルグルコサミンと結合するNa^+/K^+-ATPase β1-サブユニットや、シアル酸クラスターと結合する白血球表面のCD38を扱うこととした。これらのバイオシステムで、1)糖鎖がタンパク質と相互作用をする時は、まず糖鎖とタンパク質が電気的相互作用で特異的に認識し、2)これに糖の持つ豊富な水酸基による水素結合が加わり、タンパク質とより安定な複合体を形成することで、特異的認識と動的柔軟性をそなえた高次認識が完成するという作業仮説を設定し、NMR, X線結晶構造解析,計算化学などの手法を用いて、認識の化学的実体を明らかにするため、特定領域研究を申請した。またこうしたアプローチの妥当性をNADase活性をもつCD38に関して共同研究を開始し、分子軌道法などの計算化学により、NADとシアル酸クラスターが類似した分子構造をとり得ることを明らかした。

研究成果

• [文献書誌] Nakarnura, N.: "Differential gene expression of β-1,4-galactosyltransferases I, II and V during mouse brain development."J. Neurochem.. 76. 29-38 (2001)
• [文献書誌] Uchibori-Iwaki, H.: "The changes in glycosylation after partial hepatectomy enhance collagen binding of vitronectin in plasma."Glycobiology. 10(9). 865-874 (2000)
• [文献書誌] Furuhama, A.: "Theoretical study of a conformational change occurring with lithium com-plexation to a tetra-azamacrocycle containing 2,2-bipyridines."Bull. Chem. Sock Jpn.. 74. 1241-1249 (2001)
• [文献書誌] Harada, T.: "Application of combined reagent solution to the oxidative refolding of recombinant human interleukin 6."Chem. Pharm, Bull.. 49. 1128-1131 (2001)
• [文献書誌] Hashimoto, M.: "Synthesis of biotinylated bis (D-glucose) derivatives for glucose transporter affinity labelling."Carbohydr. Res.. 331. 119-127 (2001)
• [文献書誌] Hara-Yokoyama, M.: "Complex ganglioside as cell surface inhibitors for the ecto-NAD^+ glyco-hydrolase of CD38."Biochemistry. 40(4). 888-895 (2001)
• [文献書誌] Furukawa, K.: "New Development in Glycomedicine"Excerpta Medical, Amsterdam. 288 (2001)