バイアンテナ型糖鎖の準安定構造に関する構造生物学的研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07303
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長江 雅倫 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (60619873)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 構造生物学 / 糖鎖生物学

研究実績の概要

糖鎖は文字通り単糖が鎖状に重合した生体高分子であるが、蛋白質や核酸などと比較して運動性が高く、溶液中で複数の準安定構造の動的な平衡状態として存在する。糖鎖が取りうる準安定構造は、糖鎖の配列と密接に関係していると想定されているが、糖鎖の配列と立体構造の相関に関する研究はほとんど進んでいない。この原因には分岐構造を作る糖転移酵素の立体構造情報が圧倒的に不足していることにも起因する。
そのため2019年度はN結合型糖鎖にβ1-4結合による分岐構造を生成するマウス由来糖転移酵素に焦点をあて、生化学的および構造生物学的研究に取り組んだ。我々は未知の糖転移酵素にたいしてアミノ酸配列の相同性検索から新しい機能ドメインを発見し、レクチン活性があることを見い出した。そして大腸菌を用いて新規レクチンドメインを大量調製し、リガンド特異性や認識などの生化学的な性質を検討した。さらにレクチンドメイン変異体について蒸気拡散法を用いて結晶化に成功した。得られた結晶をヨウ化カリウム溶液に浸潤することで重原子誘導体結晶を作成し、Photon Factory AR-NE3Aビームラインにて長波長のX線回折データを収集し、単波長異常分散法（SAD法）によって位相を決定した。この位相決定には複数のデータセットを適切な組み合わせでマージすることが必要不可欠であった。得られた構造は意外にも植物に存在するレクチンに似ていた。詳細な構造比較から新規レクチンドメインの糖鎖認識様式が明らかにすることができた。今後は分岐鎖生成機構における新規レクチンドメインの役割について調べることで糖転移酵素の機能を明らかにしたいと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] 3D Structure and Function of Glycosyltransferases Involved in N-glycan Maturation (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagae Masamichi、Yamaguchi Yoshiki、Taniguchi Naoyuki、Kizuka Yasuhiko
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 ページ: 437～437
  • DOI: 10.3390/ijms21020437
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural insight into the recognition of pathogen-derived phosphoglycolipids by C-type lectin receptor DCAR (2020)
  • 著者名/発表者名: Omahdi Zakaria、Horikawa Yuto、Nagae Masamichi、Toyonaga Kenji、Imamura Akihiro、Takato Koichi、Teramoto Takamasa、Ishida Hideharu、Kakuta Yoshimitsu、Yamasaki Sho
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 (17) ページ: 5807-5817
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.012491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Aspects of Carbohydrate Recognition Mechanisms of C-Type Lectins (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagae Masamichi、Yamaguchi Yoshiki
  • 雑誌名: Current Topics in Microbiology and Immunology 巻: 1 ページ: 1-30
  • DOI: https://doi.org/10.1007/82_2019_181
  • 査読あり