ヘパラン硫酸糖鎖による形態形成の時空間的調節

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14082206
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 木全 弘治 愛知医科大学, 分子医科学研究所, 教授 (10022641)
• 研究分担者: 羽渕 弘子 愛知医科大学, 分子医科学研究所, 講師 (90329821) ; 羽渕 脩躬 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (90024067)
• キーワード: ヘパラン硫酸 / 細胞増殖因子 / 形態形成因子(モルフォゲン) / 濃度勾配 / 細胞外マトリックス / プロテオグリカン / グリコサミノグリカン / 遺伝子欠損マウス

研究概要

組織形態形成に必須な細胞増殖因子や形態形成因子の活性発現と濃度勾配形成にはヘパラン硫酸鎖(HS)中のO-硫酸基の変化による特異構造部位とこれらの因子、レセプター、さらにマトリックス分子との複合体形成反応が重要であると考え、数種類のHS O-硫酸転移酵素の発現過剰または阻害によりHS鎖構造を修飾して、因子の分布パターン変化による組織の形態や機能異常、さらにシグナル伝達系の変化を解析して証明する。研究実施計画に従い、以下に実績を記載する。実験系I(ニワトリ胚肢芽の系):ミクロ構造分析法により、O-硫酸転移酵素群の各々の肢芽における発現の部位的変化に対応する、HSの部位依存的微細構造の変化を検出した。レトロウイルス遺伝子導入法による各O-硫酸転移酵素の発現変化により観察された肢骨パターンの異常を上記の観点から解析している。実験系II(マウスの系):HS2-O-と6-O-硫酸転移酵素群について、遺伝子欠損マウスと、一部は致死の可能性を予測したコンディショナル欠損マウスを作製している。既にその機能を示唆する異常(HS6ST-1については胎児期に多くが胎盤脈絡膜形成不全により致死に到ること、HS6ST-2については大きな異常はないが外部刺激への過敏反応異常を示すこと)を観察した。現在、特に組織形態形成の異常に注目して解析を進めている。さらに疎水性アグリコンをもつ硫酸化糖グリコシドが硫酸転移酵素の阻害剤になることを見出し、薬剤によるグリコサミノグリカン糖鎖構造修飾の可能性が出てきた。実験系III(ヒト疾患との関連研究):特異抗体によるO-硫酸転移酵素の発現異常の検出法の確立を目指して、レコンビナント酵素を抗原とした抗体作製を行っている。実験系IV(ショウジョウバエの系):HS2-O-硫酸転移酵素の遺伝子欠損による致死性異常を観察し、細胞増殖因子や形態形成因子作用への関与を、現在、解析中である。

研究成果

• [文献書誌] H.Habuchi, G.Miyake, et al.: "Biosynthesis of heparan sulphate with diverse structures and functions : two alternatively spliced forms of human heparan sulphate 6-O-sulphotransferase-2 having different expression patterns and properties"Biochem J. (In Press). (2003)
• [文献書誌] S.Emanuel, H.Habuchi, et al.: "Substrate specificities of mouse heparan sulphate glucosaminyl 6-O-sulphotransferases"Biochem J. (In Press). (2003)
• [文献書誌] H.Nakato, K.Kimata.: "Heparan sulfate fine structure and specificity of proteoglycan functions"Biochim Biophys Acta. 1573. 312-318 (2002)
• [文献書誌] M.Ford-Perriss, S.Guimond, et al.: "Variant heparan sulfates synthesized in developing mouse brain differentially regulate FGF signaling"Glycobiology. 12. 721-727 (2002)
• [文献書誌] J.M.Smit, B.-L.Waarts, et al.: "Adaptation of alphaviruses to heparan sulfate : Interaction of sindbis and semliki forest viruses with liposomes containing lipid-conjugated heparin"J Virol. 76. 10128-10137 (2002)
• [文献書誌] H.Habuchi, K.Nogami, K.Kimata.: "Heparan sulfate : Structure, Biosynthesis, and functions"Connective Tissue. 34. 249-259 (2002)
• [文献書誌] K.Uchimura, K.Kadomatsu, et al.: "Functional analysis of the chondroitin 6-sulfotransferase gene in relation to lymphocyte subpopulations, brain development and oversulfated chondroitin sulfates"J Biol Chem. 277. 1443-1450 (2002)
• [文献書誌] H.Habuchi, K.Kimata.: "Heparan sulfate 2-sulfotransferase"Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes. Springer -Verlag. 463-468 (2002)