イガイ科の生体防御に関するβ-トレフォイル構造レクチン群の作用とその比較

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06239
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大関 泰裕 横浜市立大学, 理学部, 教授 (70275022)
• 研究分担者: 藤井 佑樹 長崎国際大学, 薬学部, 講師 (80610063)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: レクチン / ムール貝 / スフィンゴ糖脂質 / GM1b / アシアロGM1

研究実績の概要

イタリア、バングラデシュとの国際共同研究として、イガイ科ムラサキインコガイ(Mytilisepta virgata)からレクチンSeviL(セヴィル)の単離精製、R-型レクチンファミリーの属性、スフィンゴ糖脂質[GM1b・アシアロGM1(GA1)・SSEA-4]への結合性、細胞表面のGA1糖鎖結合を介したシグナル伝達と腫瘍細胞の細胞死活性を明らかにし、論文(欧州生化学会誌FEBS Journal)に発表することができた。
セヴィルの生理的な特徴としてムラサキインコガイのエラと外套膜細胞の表面に存在することを免疫組織学的に明らかにした。そのアミノ酸配列から、大腸菌を用いた遺伝子組み換え技術で二量体型および単量体型SeviLを作ることができ、立体構造決定にむけた準備を確立できた。イガイ科のもう一つのβ-トレフォイル型レクチンであるマイティレックに関しても新たに転写因子の遺伝子を増幅および抑制させることを明らかにした。イガイ科から発見されたレクチンの細胞増殖制御作用は、レクチン全般に見られることでなく、細胞表面に結合し、細胞内のリン酸化を活性化しても、増殖スピードを変えないレクチンも複数存在することも今期明らかにすることができた。これらの成果は、学術論文の発表に加えて、第107回インド科学会議(2020年1月3-7日インド農業大学 カルナータカ州ベンガルール 出席者数約3万人)へ招へいされ、分科会で基調講演を行う機会を得たことにより、広く世界へ公表することができた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

イタリアおよびバングラデシュとの国際共同研究として、6報の学術論文、1冊の学術書を著すことができた。特に、セヴィルの一次構造解析、スフィンゴ糖脂質糖鎖特異的な糖鎖認識、細胞表面糖鎖とレクチンの結合による細胞の代謝活性化と細胞増殖制御を、欧州生化学会誌(FEBS jouranl)へ公表することができ、本研究の中核をなす新レクチンの構造と機能を広く知らせることができた。セヴィルと同じ立体構造ファミリー群に属すマイティレックの細胞増殖制御機能に関しても、転写因子の遺伝子の活性化について新たに明らかにすることができた(Marine Drugs)。明らかとなったアミノ酸配列をもとに、天然型(二量体)と変異体(単量体)セヴィルを大腸菌から発現する系の作出に成功し、立体構造決定にむけての準備ができ、これらは次年度以降の研究の発展に大いに役立つと考えられた。

今後の研究の推進方策

イガイ科と他の二枚貝の糖鎖を、アレイ解析により明らかにし、軟体動物中の糖鎖プロファイルを比較する。大腸菌によるセヴィルの発現系が確立できたことから、タンパク質の結晶化を試み、セヴィルの立体構造を決定しイガイ科に存在するもう一つのβ-トレフォイル型レクチンであるマイティレックの立体および糖鎖結合性の違いを比較し明らかにする。さらに両レクチンのmRNA発現の差を比較する。これにより研究テーマであるβ-トレフォイル型レクチン群の構造と機能の類似性および差異を解析し、二枚貝におけるレクチンの機能を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

糖鎖構造解析の委託解析費として前倒し使用の申請を行った。しかし、生物試料が予想外に入手できず、当初の目的の約半分程度となったため、使用額に残金が生じた。これらの解析は2020年度中に行い、新年度申請の助成金と共に計画的に利用する。

研究成果

• [国際共同研究] Dept of Life Sciences, Univ of Trieste/Depar of Chem, Univ of Napoli Fede II(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Dept of Life Sciences, Univ of Trieste/Depar of Chem, Univ of Napoli Fede II
• [国際共同研究] Dept of Biochem, Univ of Rajshahi/Dept of Chem, Univ of Chittagong/CIR, Varendra University(バングラデシュ)
  • 国名: バングラデシュ
  • 外国機関名: Dept of Biochem, Univ of Rajshahi/Dept of Chem, Univ of Chittagong/CIR, Varendra University
• [雑誌論文] A GM1b/asialo-GM1 oligosaccharide-binding R-type lectin from purplish bifurcate mussels Mytilisepta virgata and its effect on MAP kinases. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujii Y, Gerdol M, Kawsar SMA, Hasan I, Spazzali F, Ogawa Y, Rajia S, Kamata K,Koide Y,Pallabicini A,Sugawara S,Hosono M,Tame J,Fujita H,Ozeki Y
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 00001 ページ: 0001-00001
  • DOI: org/10.1111/febs.15154
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MytiLec-1 shows glycan-dependent toxicity against brine shrimp artemia and induces apoptotic death of Ehrlich ascites carcinoma cells In vivo. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Asaduzzaman AKM, Swarna RR, Fujii Y, Ozeki Y, Uddin MB, Kabir SR
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 17 ページ: 502
  • DOI: org/10.3390/md17090502
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Response to the editorial “Fake news” (Feb. 2018) by Prof. Brian Morton (2019)
  • 著者名/発表者名: Gerdol M, Fujii Y, Pallavichini A, Ozeki Y
  • 雑誌名: Marine Pollutant Bulletin 巻: 141 ページ: 363-365
  • DOI: org/10.1016/j.marpolbul.2019.02.061
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Histochemical localization of N-acetylhexosamine-binding lectin HOL-18 in Halichondria okadai (Japanese black sponge), and its antimicrobial and cytotoxic anticancer effects (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Ozeki Y
  • 雑誌名: International Journal of Biological Macromolecules 巻: 124 ページ: 819-827
  • DOI: org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.222
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional characterization of OXYL, a sghC1qDC LacNAc-specific lectin from the crinoid feather star Anneissia japonica (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Gerdol M, Fujii Y,Ozeki Y
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 17 ページ: 136
  • DOI: org/10.3390/md17020136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microbial efficacy and two step synthesis of uridine derivatives with spectral characterization (2019)
  • 著者名/発表者名: Devi Sumi R.、Jesmin Sanjida、Rahman Mahfuz、Manchur Mohammad A.、Fujii Yuki、Ozeki Yasuhiro、Kawsar Sarkar M. A.
  • 雑誌名: ACTA Pharmaceutica Sciencia 巻: 57 ページ: 47～47
  • DOI: 10.23893/1307-2080.APS.05704
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The possibility of marine lectins as post-antibody drugs / ポスト抗体医薬としての海洋動物レクチンへの期待 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Ozeki / 大関泰裕
  • 学会等名: The 107th Indian Science Congress / 第107回インド科学会議
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Marine Glycobiology, Glycome and Lectins (2019)
  • 著者名/発表者名: Edition by Yasuhiro Ozeki
  • 総ページ数: 176
  • 出版者: MDPI
  • ISBN: 978-3039218202
• [備考] 第107回インド科学会議への招へいと基調講演
  • URL: https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2019/201912ozeki.html
• [備考] The FEBS Journal ギラン・バレー症候群関連糖鎖を認識するムール貝レクチンを発見
  • URL: https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2019/201911Ozeki_FEBS.html
• [備考] 第4回 ライフイノベーションプラットフォーム LIP.横浜ネットワークセミナー
  • URL: https://www.murc.jp/wp-content/uploads/2019/11/t_191202_2.pdf
• [備考] MDPI ブック の発刊
  • URL: https://www.mdpi.com/books/pdfview/book/1825
• [備考] 研究分担者の日本薬学会九州支部 学術奨励賞 受賞
  • URL: https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2019/alumni2019_1.html