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2015 年度 実施状況報告書

NMRデータに基づく配座空間探査による動的糖鎖コードの解読

研究課題

研究課題/領域番号 15K17889
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

山口 拓実  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (60522430)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード糖鎖 / NMR / 分子シミュレーション / ダイナミクス / 立体構造解析
研究実績の概要

平成27年度は、酵母変異株を用いた高マンノース型糖鎖の大量調製法と化学-酵素合成法を組み合わせ、均一または選択的に安定同位体標識を施したモノグルコシル化糖鎖G1M9の調製法を確立し、そのNMR立体構造解析を実施した。
糖タンパク質のフォールディングには、G1M9糖鎖が重要であることが見出されている。小胞体内で糖タンパク質のフォールディング状態が不全なタンパク質の存在を感知してそれに糖鎖非還元末端のグルコース残基を付ける酵素であるUDP-グルコース糖タンパク質グルコース転移酵素(UGGT)を活用して、安定同位体標識を施したG1M9糖鎖を作出する方法論を開発した。
高マンノース型糖鎖を均一に発現する変異酵母を同位体標識グルコースを炭素源として含む培地で培養することによって、糖タンパク質を均一に標識した。得られた糖タンパク質を基質とし、別途化学合成したUDP-[13C6]グルコースを用いてUGGTによる糖転移反応を行い、モノグルコシル化高マンノース型糖鎖G1M9を調製することに成功した。また、糖タンパク質を分解へと促す酵素グルコシダーゼⅡに関して分子運命決定に関わる構造基盤を求めることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

安定同位体標識を施したシャペロン認識糖鎖を作出する方法論を開発し、詳細なNMR構造解析を行う道筋をつけることができた。得られた研究成果について国際誌に発表している。また、調製した糖鎖について、既に多次元NMR計測と分子動力学シミュレーションによる解析に着手している。

今後の研究の推進方策

引き続き、精密実験データに裏付けられた分子シミュレーションを通じて得られる構造基盤に基づき、糖タンパク質の正しい立体構造形成を促したり、不要となった糖タンパク質を分解するための暗号となる糖鎖動態を描象する。特に、不要となった糖タンパク質を分解するための暗号となる糖鎖動態を描像し、タンパク質の運命決定を司っている糖鎖の作動機構解明を目指す。さらに、一連の酵素およびレクチンとの相互作用解析を実施し、糖鎖上へのタンパク質運命情報をコードし、読み解くメカニズムを明らかにする。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Structural basis for two-step glucose trimming by glucosidase II involved in ER glycoprotein quality control2016

    • 著者名/発表者名
      T. Satoh, T. Toshimori, G. Yan, T. Yamaguchi, K. Kato
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 ページ: 20575

    • DOI

      10.1038/srep20575

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A hybrid strategy for the preparation of 13C-labeled high-mannose-type oligosaccharides with terminal glucosylation for NMR study2015

    • 著者名/発表者名
      T. Zhu, T. Yamaguchi, T. Satoh and K. Kato
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: 1744-1746

    • DOI

      10.1246/cl.150898

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 糖鎖の生命分子科学の新展開2015

    • 著者名/発表者名
      山口拓実, 矢木真穂, 加藤晃一
    • 雑誌名

      機器センターたより

      巻: 7 ページ: 74-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Paramagnetic NMR probes for characterization of the dynamic conformations and interactions of oligosaccharides2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Glycoconjugate J.

      巻: 32 ページ: 505-513

    • DOI

      10.1007/s10719-015-9599-1

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 安定同位体標識モノグルコシル化糖鎖の調製とNMR立体構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      山口拓実,Zhu Tong,佐藤匡史,加藤晃一
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
  • [学会発表] NMRと分子シミュレーションによる糖鎖の三次元構造ダイナミクスの描像2016

    • 著者名/発表者名
      山口拓実
    • 学会等名
      蛋白研セミナー「構造を基盤とする蛋白質科学における未解決問題」
    • 発表場所
      東京大学先端科学技術研究センター(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical synthesis and modification of oligosaccharides toward controlling their biofunctions2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamaguchi
    • 学会等名
      DU-JAIST Indo-Japan Symposium on Chemistry of Functional Molecules/ Materials
    • 発表場所
      New Delhi, India
    • 年月日
      2016-02-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conformational dynamics of high-mannose-type oligosaccharides as studied by NMR spectroscopy combined with molecular dynamics simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamaguchi, Tadashi Satoh, Tong Zhu, and Koichi Kato
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural basis of the molecular mechanisms underlying intracellular quality control of glycoproteins mediated by the ER folding sensor enzyme UGGT2015

    • 著者名/発表者名
      Tong Zhu, 山口拓実, 佐藤匡史, 加藤晃一
    • 学会等名
      糖鎖科学中部拠点第12回「若手の力」フォーラム
    • 発表場所
      名城大学薬学部ライフサイエンスホール(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-28
  • [学会発表] Structural insights into intracellular quality control of glycoproteins mediated by their glucosylation2015

    • 著者名/発表者名
      Tong Zhu, Tadashi Satoh, Takumi Yamaguchi, and Koichi Kato
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 分岐鎖糖鎖の配座空間探査における常磁性効果の活用2015

    • 著者名/発表者名
      山口拓実,Tong Zhu,佐藤匡史,加藤晃一
    • 学会等名
      第54回 NMR討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学津田沼キャンパス(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-11-08
  • [学会発表] Paramagnetic Lanthanide-tagging for NMR Characterization of The Conformational Dynamics of Oligosaccharides2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamaguchi and Koichi Kato
    • 学会等名
      IMS Asian International Symposium "Supramolecular Dynamics at the Interface of Chemistry and Biology"
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2015-06-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Molecular Science of Fluctuations Toward Biological Functions2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yagi-Utsumi, T. Yamaguchi, R. Kitahara, K. Kato
    • 総ページ数
      270 (87-103)
    • 出版者
      Springer (Japan)
  • [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック~創薬・医療から食品開発まで~2015

    • 著者名/発表者名
      山口拓実, 加藤晃一
    • 総ページ数
      628 (265-271)
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス

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公開日: 2017-01-06  

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