神経系ガングリオシドが持つ生物学的機能の分子基盤の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K23627
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 河村 奈緒子 岐阜大学, 高等研究院, 特任助教 (80849711)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• キーワード: ガングリオシド / シアル酸 / 脂質ラフト

研究実績の概要

本研究課題は、神経細胞上に存在するガングリオシドを標的に、その化学合成法の開発、さらに分子プローブを利用した機能理解を目的としている。最終年度は、当初の計画に基づいて、分子プローブの化学合成と1分子イメージングに注力し、以下の成果を得た。
1. シアル酸三量体ユニットの合成と新規ガングリオシド合成法の開発
神経系ガングリオシドの中でもc系列ガングリオシドが有するシアル酸三量体ユニットの合成に取り組んだ。ガラクトースユニットを起点とし、二環性シアル酸ユニットを三度導入することにより、シアル酸三量体を収率よく構築した。その後、架橋部の開裂を温和な条件で高収率にて行い、種々の変換を経て鍵となるシアル酸三量体ユニットの合成を達成した。続いて、糖脂質の導入反応を試みたが、改善の余地を残す結果となった。そこで、新たなガングリオシド合成法として、糖脂質構造にシアル酸を直接的に導入する手法を試みた。その結果、モデル実験において、極めて高収率にてガングリオシド骨格の構築が可能であることを見出し、ガングリオシドの新規合成法を確立した。
2.神経系ガングリオシドの分子プローブの開発と1分子イメージング
糖鎖のシアル酸に蛍光色素を有するb系列ガングリオシドプローブ2種類を合成した。細胞膜上での機能評価により、これらのプローブが天然と同様の性質を示すことを確認した。続いて、1分子イメージングにより、b系列ガングリオシドの生細胞上での挙動を捉えることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient diversification of GM3 gangliosides via late-stage sialylation and dynamic glycan structural studies with 19F solid-state NMR (2020)
  • 著者名/発表者名: Maina Takahashi、Junya Shirasaki、Naoko Komura、Katsuaki Sasaki、Hide-Nori Tanaka、Akihiro Imamura、Hideharu Ishida、Shinya Hanashima、Michio Murata、Hiromune Ando
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 18 ページ: 2902～2913
  • DOI: 10.1039/d0ob00437e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Fluorescent Ganglioside GD3 and GQ1b Analogs for Elucidation of Raft-Associated Interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Miku Konishi、Naoko Komura、Yuya Hirose、Yuki Suganuma、Hide-Nori Tanaka、Akihiro Imamura、 Hideharu Ishida、Kenichi G. N. Suzuki、Hiromune Ando
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 85 ページ: 15998～16013
  • DOI: 10.1021/acs.joc.0c01493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indirect synthetic route to α-l-fucosides via highly stereoselective construction of α-l-galactosides followed by C6-deoxygenation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Tomida、Takuya Matsuhashi、Hide-Nori Tanaka、Naoko Komura、Hiromune Ando、Akihiro Imamura、Hideharu Ishida
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 18 ページ: 5017～5033
  • DOI: 10.1039/d0ob01128b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homeostatic and pathogenic roles of GM3 ganglioside molecular species in TLR4 signaling in obesity (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, T. Nitta, S. Go, K. Inamori, L. Veillon, W. Nihei, M. Fujii, K. Kabayama, A. Shimoyama, K. Fukase, U. Ohto, T. Shimizu, T. Watanabe, H. Shindo, S. Aoki, K. Sato, M. Nagasaki, Y. Yatomi, N Komura, H. Ando, H. Ishida, M. Kiso et al.
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 39 ページ: e101732
  • DOI: 10.15252/embj.2019101732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Lipid Bilayer Phases of Cell-Sized Liposomes by Surface-Engineered Plasmonic Nanoparticles (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Nobeyama、Kazuki Shigyou、Hirotaka Nakatsuji、Hiroshi Sugiyama、Naoko Komura、 Hiromune Ando、Tsutomu Hamada、Tatsuya Murakami
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 7741～7746
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00049
  • 査読あり
• [学会発表] シアル酸含有糖鎖の合成研究および細胞膜ドメイン解析のための糖脂質プローブの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河村奈緒子
  • 学会等名: 日本農芸化学会中部支部第188回例会 2020年度農芸化学若手女性研究者賞受賞講演
  • 招待講演
• [学会発表] シアル酸含有糖鎖の合成研究および細胞膜ドメイン解析のための糖脂質プローブの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河村奈緒子
  • 学会等名: 2020年度農芸化学若手女性研究者賞受賞講演
  • 招待講演