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申請者は、これまでに細胞骨格分子として知られているビメンチンが細胞表面に出現してN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)に対する結合活性を持つことを、GlcNAcが多価に結合したGlcNAc糖鎖高分子を用いて明らかにしてきた。本研究では、細胞表面に出現したビメンチンを効率よく結合できる新たなGlcNAc糖鎖高分子の設計を試みた。これまで検討してきたGlcNAc糖鎖高分子は分子量が一定でなく、ビメンチンに対する結合過程など不明であり、また安定な結合も困難であった。今回、ビメンチンとの安定な結合の実現とその過程を解明するために分子量の規定されたGlcNAc糖鎖高分子の設計し、その相互作用解析を行った。その結果、アクリル酸を主鎖とするGlcNAc糖鎖高分子を作製し、分子量がおよそ5000程度で、GlcNAcの数が、10個程度のものが、ビメンチンを高発現するHeLa細胞に高い相互作用を示すことを明らかにした。さらにビメンチンと相同性の高いType3中間径フィラメントであるデスミンやグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)、ペリフェリンについての細胞が出現とGlcNAc結合活性を検討した。その結果、これらの分子も細胞表面上に出現してGlcNAc糖鎖高分子と相互作用することを見出した。このことからType3中間径フィラメントが細胞表面に出現し、GlcNAc結合活性を有することを明らかにした。これらのType3中間径フィラメントは、慢性炎症性疾患として知られる線維症や自己免疫性疾患、アルツハイマー病等の神経変性疾患の疾患部位で高発現することが知られている。従って、これらの疾患部位でこれらの分子の細胞表面出現も考えられる。以上のことから、新規のGlcNAc糖鎖高分子を用いたこれらの疾患に対する薬物送達システムの開発も期待できる。
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