生物機能解明をめざす糖タンパク質の統合的合成研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17GS0420
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 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, 基幹研究所・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・生命化学科, 教授 (50087574) ; 梶原 康宏 大阪大学, 大学院・理学研究科・化学専攻, 教授 (50275020)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 糖タンパク質 / 糖鎖 / 細胞内プロセシング / 化学合成 / チオエステル法 / エリスロポエチン

研究概要

・合成高マンノース型糖鎖を用いる糖タンパク質の細胞内プロセシング過程を解析した,また、微生物に由来し、感染と密接に関連する糖鎖の合成を行った.
・チオエステル合成法を利用した糖タンパク質やデンドリマーの合成を完成し、同法に有用な新規アミノ基保護基を開発した.超高圧条件を利用する効率的合成反応を開発した.
・複合型糖鎖を有する糖タンパク質の合成に成功した,特筆すべき成果として、医薬として重要なエリスロポエチンの合成に成功したことが挙げられる.更にその細胞増殖活性を測定したところ、天然型のエリスロポエチンと同等の活性をin vitroのアッセイで確認した.

研究成果

• [雑誌論文] The Mercaptomethyl Group Facilitates an Efficient One-Pot Ligation at Xaa-Ser/Thr for (Glyco) peptide Synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Hojo H. Ozawa C., Katayama H., Ueki A., Nakahara Y. Nakahara Y.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 49 ページ: 5318-5321
• [雑誌論文] Correct Disulfide Pairing Is Required for the Biological Activity of Crustacean Androgenic Gland Hormone (AGH) : Synthetic Studies of AGH (2010)
  • 著者名/発表者名: Katayama H., Hojo H., Ohira T., Ishii A., Nozaki T., Goto K., Nakahara Y., Takahashi T., Hasegawa Y., Nagasawa H., Nakahara Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 49 ページ: 1798-1807
• [雑誌論文] High-pressure-promoted Fmoc-aminoacylation of N-ethylcysteine : Preparation of key devices for the solid-phase synthesis of peptide thioesters (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakahara Y., Matsuo I., Ito Y., Ubagai R., Hojo, H., Nakahara Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett 51 ページ: 407-410
• [雑誌論文] Genetic analysis of glucosidase II β-subunit in trimming of high-mannose-type glycans (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T., Totani K., Matsuo I., Maruyama J., Kitamoto K., Ito Y.
  • 雑誌名: Glycobiology 19 ページ: 834-840
• [雑誌論文] Synthesis of undecaprenyl pyrophosphate-linked glycans as donor substrates for bacterial protein N-glycosylation (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee Y.-J., Ishiwata A., Ito Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron 65 ページ: 6310-6319
• [雑誌論文] Design and Synthesis of Homogeneous Erythropoietin Analogue with Two Human Complex-Type Sialyloligosaccharides (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirano K., Macmillan D., Tezuka K., Tsuji T., Kajihara Y.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 9557-9560
• [雑誌論文] NAP Ether-mediated intramolecular aglycon delivery : a unified strategy for 1, 2-cis glycosylation (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishiwata A., Munemura Y., Ito Y.
  • 雑誌名: Eur.J.Org.Chem. 25 ページ: 4250-4263
• [雑誌論文] Stereoselective synthesis of β-L-Rhamnopyranoside (2008)
  • 著者名/発表者名: Lee Y.J., Ishiwata A., Ito Y.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 130(20) ページ: 6330-6331
• [雑誌論文] Effects of Macromolecular crowding on glycoprotein processing enzymes (2008)
  • 著者名/発表者名: Totani K., Ihara Y., Matsuo I., Ito Y.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 130 ページ: 2101-2107
• [雑誌論文] Application of a novel thioesterification reaction to the synthesis of chemokine CCL27 by the modified thioester method. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hojo H, Murasawa Y., Katayama H., Ohira T., Nakahara, Y., Nakahara, Y.
  • 雑誌名: Org.Biomol.Chem. 6 ページ: 1808-1813
• [雑誌論文] Efficient sequential segment coupling using N-alkylcystein-assisted thioesterification for glycopeptides dendrimer synthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Ozawa C., Katayama H., Hojo H., Nakahara Y., Nakahara Y.
  • 雑誌名: Org.Lett. 10 ページ: 3531-3533
• [雑誌論文] Chemical synthesis of a glycoprotein having an intact human complex-type sialyloligosaccharide under the Boc and Fmoc synthetic strategies (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto N., Tanabe Y., Okamoto R., Dawson P.E., Kaiihara Y.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 130 ページ: 501-510
• [雑誌論文] Analysis of ER-associated glycoprotein degradation using synthetic glycopeptide probes (2007)
  • 著者名/発表者名: Hagihara S., Goda K., Matsuo I., Ito Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 360 ページ: 357-362
• [雑誌論文] Synthesis of N-linked glycan derived from Gram-negative bacterium, Campylobacter jejuni (2007)
  • 著者名/発表者名: Amin M.N., Ishiwata A., Ito Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron 63 ページ: 8181-8198
• [雑誌論文] Synthesis of a natural oligosaccharide antibiotic active against Helicobacter pylori (2007)
  • 著者名/発表者名: Manabe S., Ishii K., Ito Y.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 72 ページ: 6107-6115
• [雑誌論文] Fluorescently labeled inhibitor for profiling cytoplasmic peptide : N-glycanase (2007)
  • 著者名/発表者名: Hagihara S., Miyazaki A., Matsuo I., Tatami A., Suzuki T., Ito Y.
  • 雑誌名: Glycobiology 17 ページ: 1070-1076
• [雑誌論文] An approach for a synthesis of asparagine-linked sialylglycopeptides having intact and homogeneous complex-type undecadisialyloligosaccharides (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto N., Takayanagi A., Yoshino A., Sakakibara T., Kajihara Y.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 13 ページ: 613-625
• [雑誌論文] Synthesis of biantennary LacNAc-linked O-glycan (core 4) and glycopeptide thioester by benzyl protection strategy : Rapid zinc reduction of G1cNTCA to GIcNAc by microwave irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: Ueki A., Nakahara Y., Hojo H., Nakahara Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron 63 ページ: 2170-2181
• [雑誌論文] N-Alkyl cystein-assisted thioesterification of peptides (2007)
  • 著者名/発表者名: Hojo H., Onuma Y., Akimoto Y., Nakahara Y., Nakahara Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 48 ページ: 25-28
• [雑誌論文] An approach for a synthesis of asparagine-linked sialylglycopeptides having intact and homogeneous complex-type undecadisialyloligosaccharides (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto N., Takayanagi A., Yoshino A., Sakakibara T., Kajihara Y.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 13(2) ページ: 613-625
• [雑誌論文] Convenient synthesis of a sialylglycopeptide-thioester having an intact and homogeneous complex-type disialyl-oligosaccharide (2006)
  • 著者名/発表者名: Kajihara Y Yoshihara A., Hirano K., Yamamoto N.
  • 雑誌名: Carbohydr.Res. 341(10) ページ: 1333-1340
• [雑誌論文] Highly efficient synthesis of sialylglycopeptides overcoming unexpected aspartimide formation during activation of Fmoc-Asn (sundecadisialyloligosaccharide)-OH (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto P.E., Kajihara. Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 47(8) ページ: 1341-1346
• [雑誌論文] Substrate specificity analysis of endoplasmic reticulum glucosidase II using synthetic high mannose-type glycans (2006)
  • 著者名/発表者名: Totani K., Ihara Y., Matsuo I., Ito Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 31502-31508
• [雑誌論文] Comprehensive synthesis of ER related high-mannose-type sugar chains by covergent strategy (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsuo I., Totani K., Tatami A., Ito Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron 62 ページ: 8262-8277
• [雑誌論文] Facile synthesis of oligosaccharide probes for the analysis of protein-carbohydrate interactions (2006)
  • 著者名/発表者名: Takatani M., Ito Y.
  • 雑誌名: Chem.Asian J. 1 ページ: 64-75
• [雑誌論文] Design and synthesis of oligosaccharides that interfere with glycoprotein quality-control systems (2005)
  • 著者名/発表者名: Arai M.A., Matsuo I., Hagihara S., Totani K., Maruyama J.-i., Kitamoto K., Ito Y.
  • 雑誌名: Chem Bio Chem. 6 ページ: 2281-2289
• [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: Totani K., Ihara Y., Matsuo I., Koshino H., Ito Y.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 44 ページ: 7950-7954
• [雑誌論文] First chemical synthesis of triglucosylated tetradecasaccharide (Glc3Man9GlcNAc2), a common precursor of asparagine-linked oligosaccharides (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuo I., Kashiwagi T., Totani K., Ito Y.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 46 ページ: 4197-4200
• [雑誌論文] Thermodynamic analysis of interactions between N-linked sugar chains and F-box protein Fbsl (2005)
  • 著者名/発表者名: Hagihara S., Totani K., Matsuo I., Ito Y.
  • 雑誌名: J.Med.Chem. 48 ページ: 3126-3129
• [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: Hojo H., Matsumoto Y., Nakahara Y., Ito E., Suzuki Y., Suzuki M., Suzuki A., Nakahara Y.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 127 ページ: 13720-13725
• [備考] 2009年7月第24回国際糖質学会で国際賞であるThe Roy L.Whistler Intemational Award in Carbohydrate Chemistryを伊藤幸成が受賞した.
• [備考] Angewndte.Chem.Int.Ed., 2009, 49, 9557-9560に掲載されたエリスロポイエチンの合成に関する論文(論文8)はin side coverに採用された.その成果は、平成21年10月12日の日本経済新聞の科学面で紹介された.
• [備考] J.Am.Chem.Soc., 2008, 130, 501-510に掲載された糖タンパク質の化学合成(論文12)は、12月8日の日本経済新聞社会面、12月12日朝日新聞科学面で、また12月8日のNHK「おはよう日本」で紹介された.
• [備考] Eur.J.Org.Chem., 2008, 25, 4250-4263に掲載された高選択的グリコシル化反応に関す論文(論文7)は表紙に採用された.
• [備考] J.Biol.Chem., 2006, 281, 31502-31508に掲載されたGlucosidase IIの特異性解析(論文23)は表紙に採用された.
• [備考] Tetrahedron Lett., 2005, 46, 4197-4200に掲載された14糖の合成研究(論文28)は表紙に採用された.
• [産業財産権] 糖鎖付加AILIM細胞外ドメイン及びその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 梶原康宏, 辻孝, 他
  • 産業財産権番号: 特願2009-16809
  • 出願年月日: 2009-07-16
• [産業財産権] ペプチドの製造方法 (2009)
  • 発明者名: 北條裕信, 中原義昭
  • 産業財産権番号: 学校法人東海大学国際PCT/JP2009/005180
  • 出願年月日: 2009-06-10
• [産業財産権] 均一な糖鎖構造を有するエリスロポエチン誘導体 (2008)
  • 発明者名: 梶原康宏, デレク・マクミラン, 平野桐子, 他
  • 産業財産権番号: 国際出願番号2008-209583
  • 出願年月日: 2008-08-18
• [産業財産権] 糖鎖ライブラリの作成方法及びその利用 (2007)
  • 発明者名: 松尾一郎, 伊藤幸成
  • 産業財産権番号: 国際出願番号2006-124468
  • 出願年月日: 2007-07-23
• [産業財産権] ペプチドのチオエステル化合物の製造方法 (2007)
  • 発明者名: 梶原康宏, 山本直樹, 他
  • 産業財産権番号: 国際出願番号2008-508707
  • 出願年月日: 2007-03-28
• [産業財産権] ペプチドチオエステルの製造方法 (2006)
  • 発明者名: 北條裕信, 中原義昭
  • 産業財産権番号: 特願2006-275022
  • 出願年月日: 2006-10-06
• [産業財産権] コア4型構造を有するO-結合型糖タンパク質関連化合物およびその製造方法 (2006)
  • 発明者名: 中原義昭, 北條裕信, 植木章晴
  • 産業財産権番号: 特願2006-200069
  • 出願年月日: 2006-07-21
• [産業財産権] 糖鎖ライブラリの作成方法及びその利用 (2006)
  • 発明者名: 松尾一郎, 伊藤幸成
  • 産業財産権番号: 国内出願番号2006-124468
  • 出願年月日: 2006-04-27