生物機能解明をめざす糖タンパク質の統合的合成研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17GS0420
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 伊藤 幸成 独立行政法人理化学研究所, 伊藤細胞制御化学研究室, 主任研究員 (80168385)
• 研究分担者: 中原 義昭 東海大学, 工学部, 教授 (50087574) ; 梶原 康宏 横浜市立大学, 大学院・国際総合科学研究科, 助教授 (50275020)
• キーワード: 糖タンパク質 / アスパラギン結合型糖鎖 / 高マンノース型 / ムチン型 / 複合型 / 固相合成 / ペプチドチオエステル / シアリル糖鎖

研究概要

小胞体においてタンパク質のフォールディングに関与する高マンノース型糖鎖の系統的合成を行なった。その結果、全てのアスパラギン結合型糖タンパク質糖鎖の前駆体となる14糖(Glc_3Man_9GlcNAc_2)をはじめ、代表的なものについては全ての合成を完了した。更に、寄生虫、植物、病原性バクテリアに存在し、免疫応答や感染症との関連で興味が持たれる、特異な構造の糖タンパク質糖鎖の合成を行なった。加えて、糖鎖合成の鍵となるグリコシル化反応を迅速に最適化する手法を開発した。
糖ペプチドセグメント同士を縮合して分子量の大きな糖タンパク質へと導く全合成研究の一環として、22.8kDaのムチン型糖タンパク質の合成に成功した。合成の鍵となるFmoc法による糖ペプチドチオエステルの合成効率向上の課題を解決するため、新規なN-S転位反応を利用した合成法の開発を行った。糖ペプチド固相合成の効率化を図るため、新たにマイクロ波反応装置を導入した、現在その改良を検討している。一方、上記N-S転位反応はマイクロ波により促進された。
遊離水酸基を多数有するヒト型2分岐複合型糖鎖を用いた糖ペプチド、糖タンパク質の簡便な合成法の確立を検討した。PEGA樹脂上にFmoc法を用いてペプチド鎖を構築し、シアリル糖鎖-アスパラギン-Fmocを反応させた。そして、さらにペプチドを伸長させ種々のシアリル糖鎖ペプチド(3-4KDa)の合成に成功した。糖鎖-アスパラギンをペプチド鎖に導入する際の副反応であるアスパラギン残基の分子内縮合と糖鎖の遊離水酸基へのアミノ酸によるエステル化を抑え、効率よく糖ペプチド鎖をくみあげることに成功した。これら糖ペプチドはチオエステル体へ変換後native chemical ligationを利用して8.6kDa、11KDaの糖ペプチド、糖タンパク質の全長の合成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of complex-type glycans derived from parasitic helminths. (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Nakano, H.Ohta, Y.Ito
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 16 ページ: 928-933
• [雑誌論文] Highly efficient synthesis of sialylglycopeptides overcoming unexpected aspartimide formation during activation of Fmoc-Asn(undecadisilalyloligosaccharide)-OH. (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Yamamoto, A.Takayanagi, T.Sakakibara, P.E.Dawson, Y.Kajihara
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 47(8) ページ: 1341-1346
• [雑誌論文] High throughput screening of O-glycosylation conditions. (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Ishiwata, Y.Ito
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 46 ページ: 3521-3524
• [雑誌論文] Thermodynamic analysis of interactions between N-linked sugar chains and F-box protein Fbs1. (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Hagihara, K.Totani, I.Matsuo, Y.Ito
  • 雑誌名: J.Med.Chem. 48 ページ: 3126-3129
• [雑誌論文] First chemical synthesis of triglucosylated tetradecasaccharide (Gle3Man9GlcNAc2), a common precursor of asparagine-linked oligosaccharides. (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Matsuo, T.Kashiwagi, K.Totani, Y.Ito
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 46 ページ: 4197-4200
• [雑誌論文] Divergent synthesis of sialylated glycan chains : Combined use of polymer support, resin capture-release, and chemoenzymatic strategies. (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Hanashima, S.Manaba, Y.Ito
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 44 ページ: 4218-4224
• [雑誌論文] Systhematic synthesis of ER related N-glycans using convergent strategy. (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Matsuo, Y.Ito
  • 雑誌名: Trends in glycoscience and glycotechnology 17 ページ: 85-95
• [雑誌論文] Synthesis and application of novel sugar chain molecular probe Glycan-MTX. (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Totani, Y.Ito
  • 雑誌名: Trends in glycoscience and glycotechnology 17 ページ: 121-130
• [雑誌論文] Synthetic substrates for an endoplasmic reticulum protein-folding sensor, UDP-glucose : Glycoprotein glucosyltransferase. (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Totani, Y.Ihara, I.Matsuo, H.Koshino, Y.Ito
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 44 ページ: 7950-7954
• [雑誌論文] Design and synthesis of oligosaccharides that interfere with glycoprotein quality-control systems. (2005)
  • 著者名/発表者名: M.A.Arai, I.Matsuo, S.Hagahara, K.Totani, J.-i.Maruyama, K.Kitamoto, Y.Ito
  • 雑誌名: ChemBioChem. 6 ページ: 2281-2289
• [雑誌論文] Structural approaches to the study of oligosaccharides in glycoprotein quality control. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Ito, S.Hagihara, I.Matsuo, K.Totani
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 15 ページ: 481-489
• [雑誌論文] Increased expression of protein C-mannosylation in the aortic vessels of siabetic Zucker rats. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Ihara, S.Manabe, M.Kanda, H.Kawano, T.Nakayama, I.Sekine, T.Kondo, Y.Ito
  • 雑誌名: Glycobiology 15 ページ: 383-392
• [雑誌論文] Chemical Synthesis of 23 kDa Glycoprotein by Repetitive Segment Condensation : A Synthesis of MUC2 Basal Motif Carrying Multiple O-GalNAc Moieties (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Hojo, Y.Matsumoto, Y.Nakahara, E.Ito, Y.Suzuki, M.Suzuki, A.Suzuki, Y.Nakahara
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc 127 ページ: 13720-13725
• [雑誌論文] Solid-phase Synthesis of Core 8 O-Glycan-Linked MUC5AC Glycopeptide (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Maemura, A.Ohgaki, Y.Nakahara, H.Hojo, Y.Nakahara
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem 69 ページ: 1575-1583
• [雑誌論文] Combinatorial Synthesis of MUC1 Glycopeptides : Polymer Blotting Facilitates Chemical and Enzymatic Synthesis of Highly Complicated Mucin Glycopeptides (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Fumoto, H.Hinou, T.Ohta, T.Ito, K.Yamada, A.Takimoto, H.Kondo, H.Shimizu, T.Inazu, Y.Nakahara, S.Nishimura
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc 127 ページ: 11804-11818
• [雑誌論文] Molecular-weight-tagged glycopeptide library : Efficient construction and applications. (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ito, A.Kameyama, T.Sato, K.Kiyohara, Y.Nakahara, H.Narumatsu
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed.. 44 ページ: 4547-4549
• [雑誌論文] Efficient and Unambiguous assignment method combined with selective-TOCSY-HSQC, selective-TOCSY-DQFCOSY and selective-TOCSY-NOESY experiments for naturally occurring large oligosaccharides (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Sato, Y.Kajihara
  • 雑誌名: Carbohydrate Research 340(3) ページ: 469-479
• [図書] 糖鎖科学の新展開 -機能解明・次世代型材料・医薬品開発に向けて- (2005)
  • 著者名/発表者名: 伊藤幸成, 松尾一郎, 戸谷希一郎
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 糖鎖科学の新展開 -機能解明・次世代型材料・医薬品開発に向けて- (2005)
  • 著者名/発表者名: 眞鍋史乃, 伊藤幸成
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 糖鎖科学の新展開 -機能解明・次世代型材料・医薬品開発に向けて- (2005)
  • 著者名/発表者名: 中原義昭, 北條裕信
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 糖鎖科学の新展開 -機能解明・次世代型材料・医薬品開発に向けて- (2005)
  • 著者名/発表者名: 梶原康宏
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 未来を拓く糖鎖科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 眞鍋史乃, 伊藤幸成
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 金芳堂
• [図書] 未来を拓く糖鎖科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中原義昭, 北條裕信
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 金芳堂
• [図書] 未来を拓く糖鎖科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 梶原康宏
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 金芳堂