アセチルグルコサミン糖鎖サイクルの生体制御機構の解析

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20249018
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 谷口 直之 独立行政法人理化学研究所, システム糖鎖生物学研究グループ, グループディレクター (90002188)
• 研究期間 (年度): 2008-04-08 – 2013-03-31
• キーワード: 糖鎖修飾 / 糖ヌクレオチド / 糖転移酵素

研究概要

本研究は「糖鎖サイクル」という糖鎖の一生を統合的かつ動的にとらえる概念を提案し、疾患との関わりについて明らかにすることを目的とする。
最終年度は、昨年度までに検討した複合糖質の質量同位体分布解析法により、糖ヌクレオチドがどの糖鎖にどの程度取り込まれたか、その全貌を追跡した。糖鎖の合成過程が少ないハイマンノース型N型糖鎖は複合型糖鎖に比べて高いラベル効率を示したことから、これらの結果は糖鎖の合成速度を反映することがわかった。合成過程がシンプルなヒアルロン酸、O型糖鎖は合成速度が速かった。N型糖鎖の分岐の程度、シアル酸の結合様式の違いにおいて差は認められず、予想に反して、コアフコースを有するN型糖鎖は合成速度が速いこともわかった。
神経芽細胞腫細胞株からGlcNAc転移酵素(GnT-IX)の酵素活性調節因子（エクトヌクレオチドピロホスファターゼ／ホスホジエステラーゼ3: ENPP3）を同定した。その酵素学的な解析から、ENPP3によりUDP-GlcNAcが加水分解されて生じるUMPが、UDP-GlcNAcに対する競争的阻害因子として働いてGnT-IXの活性を阻害していることを明らかにした。
GnT-IIIとコアフコース転移酵素(FuT-8)において補完的な機構があることを突き止めた。具体的にはFut-8欠損マウスの繊維芽細胞や血清中の免疫グロブリンの糖鎖を定量解析した結果、GnT-IIIにより作られるバイセクティングGlcNAcを有する糖鎖が3倍に増加していた。野生型に比べてGnT-IIIの発現に関わるmRNAが3倍に、その酵素活性も8倍に増加していた。原因を解明するため、Fut8欠損MEF細胞の遺伝子変化を調べたところ、同細胞内でシグナル伝達物質であるWntのターゲット遺伝子群が増加していること、また遺伝子の転写を活性化するβカテニンが蓄積していることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ceramide galactosyltransferase expression is regulated positively by Nkx2.2 and negatively by OLIG2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kyohei Okahara, Yasuhiko Kizuka, Shinobu Kitazume, Fumi Ota, Kazuki Nakajima, Yoshio Hirabayashi, Motoko Maekawa, Takeo Yoshikawa, and Naoyuki Taniguchi
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic regulation of a brain-specific glycosyltransferase N-acetylglucosaminyltransferase-IX (GnT-IX) by specific chromatin modifiers. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kizuka Y, Kitazume S, Okahara K, Villagra A, Sotomayor EM, Taniguchi N
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 289(16) ページ: 11253-61
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.554311.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The absence of core fucose upregulates GnT-III and Wnt target genes: a possible mechanism for an adaptive response in terms of glycan function. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurimoto A, Kitazume S, Kizuka Y, Nakajima K, Oka R, Fujinawa R, Korekane H, Yamaguchi Y, Wada Y, Taniguchi N.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 289(17) ページ: 11704-14.
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.502542.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Ectonucleotide Pyrophosphatase/Phosphodiesterase 3 (ENPP3) as a Regulator of N-Acetylglucosaminyltransferase GnT-IX (GnT-Vb). (2014)
  • 著者名/発表者名: Korekane H, Park JY, Matsumoto A, Nakajima K, Takamatsu S, Ohtsubo K, Miyamoto Y, Hanashima S, Kanekiyo K, Kitazume S, Yamaguchi Y, Matsuo I, Taniguchi N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288(39) ページ: 27912-27926
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.474304.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural characterization of pyridylaminated oligosaccharides derived from neutral glycosphingolipids by high-sensitivity capillary electrophoresis-mass spectrometry. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito E, Nakajima K, Waki H, Miseki K, Shimada T, Sato TA, Kakehi K, Suzuki M, Taniguchi N, Suzuki A.
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 85(16) ページ: 7859-65
  • DOI: 10.1021/ac401460f.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Single Dose of LPS into Mice with Emphysema Mimics Human COPD Exacerbation as Assessed by Micro-CT. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi S, Fujinawa R, Ota F, Kobayashi S, Angata T, Ueno M, Maeno T, Kitazume S, Yoshida K, Ishii T, Gao C, Ohtsubo K, Yamaguchi Y, Betsuyaku T, Kida K, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 巻: 49(6) ページ: 971-7
  • DOI: 10.1165/rcmb.2013-0074OC.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of branched O-mannosyl glycans in astrocytes accelerates remyelination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanekiyo K, Inamori K, Kitazume S, Sato K, Maeda J, Higuchi M, Kizuka Y, Korekane H, Matsuo I, Honke K, Taniguchi N.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 33(24) ページ: 10037-10047
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3137-12.2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass isotopomer analysis of metabolically labeled nucleotide sugars and N- and o-glycans for tracing nucleotide sugar metabolisms. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakajima K, Ito E, Ohtsubo K, Shirato K, Takamiya R, Kitazume S, Angata T, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Mol. Cell Proteomics 巻: 12(9) ページ: 2468-2480
  • DOI: 10.1074/mcp.M112.027151.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flagellin/Toll-like receptor 5 response was specifically attenuated by keratan sulfate disaccharide via decreased EGFR phosphorylation in normal human bronchial epithelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Gao C, Ota F, Angata T, Shogomori H, Ohtsubo K, Yoshida K, Lepenies B, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 435(3) ページ: 460-465
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.05.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-Glycosylation modulates the membrane sub-domain distribution and activity of glucose transporter 2 in pancreatic beta cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo K, Takamatsu S, Gao C, Korekane H, Kurosawa TM, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 434(2) ページ: 346-351
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.03.076.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soluble amyloid precursor protein 770 is released from inflamed endothelial cells and activated platelets: a novel biomarker for acute coronary syndrome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitazume S, Yoshihisa A, Yamaki T, Oikawa M, Tachida Y, Ogawa K, Imamaki R, Hagiwara Y, Kinoshita N, Takeishi Y, Furukawa K, Tomita N, Arai H, Iwata N, Saido T, Yamamoto N, Taniguchi N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287(48) ページ: 40817-25
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.398578.
  • 査読あり
• [雑誌論文] α1,6-Fucosyltransferase (Fut8) is implicated in vulnerability to elastase-induced emphysema in mice and a possible non-invasive predictive marker for disease progression and exacerbations in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). (2012)
  • 著者名/発表者名: Kamio K, Yoshida T, Gao C, Ishii T, Ota F, Motegi T, Kobayashi S, Fujinawa R, Ohtsubo K, Kitazume S, Angata T, Azuma A, Gemma A, Nishimura M, Betsuyaku T, Kida K, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 424(1) ページ: 112-117
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.06.081.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitivity of Heterozygous α1,6-Fucosyltransferase Knock-out Mice to Cigarette Smoke-induced Emphysema: IMPLICATION OF ABERRANT TRANSFORMING GROWTH FACTOR-β; SIGNALING AND MATRIX METALLOPROTEINASE GENE EXPRESSION. (2012)
  • 著者名/発表者名: Gao C, Maeno T, Ota F, Ueno M, Korekane H, Takamatsu S, Shirato K, Matsumoto A, Kobayashi S, Yoshida K, Kitazume S, Ohtsubo K, Betsuyaku T, Taniguchi N
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287(20) ページ: 16699-16708
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.315333.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Characterization of Monosialo-, Disialo- and Trisialo-gangliosides by Negative Ion AP-MALDI-QIT-TOF Mass Spectrometry with MS(n) Switching. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito E, Tominaga A, Waki H, Miseki K, Tomioka A, Nakajima K, Kakehi K, Suzuki M, Taniguchi N, Suzuki A.
  • 雑誌名: Neurochem. Res. 巻: 37(6) ページ: 1315-1324
  • DOI: 10.1007/s11064-012-0735-z.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated approach toward the discovery of glyco-biomarkers of inflammation-related diseases. (2012)
  • 著者名/発表者名: Angata T, Fujinawa R, Kurimoto A, Nakajima K, Kato M, Takamatsu S, Korekane H, Gao CX, Ohtsubo K, Kitazume S, Taniguchi N.
  • 雑誌名: Ann. NY Acad. Sci. 巻: 1253(1) ページ: 159-169
  • DOI: 10.1111/j.1749-6632.2012.06469.x.
  • 査読あり
• [学会発表] Branched N-glycans and their implications in cancer biomarkers and therapeutics
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 2nd RIKEN-SNU Symposium
  • 発表場所: ソウル大学, Chuncheon, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Brain specific expression of glycosyltransferase and its epigenetic regulation
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: GlycoT 2012 symposium
  • 発表場所: DORMERO Hotel, Hannover(Germany)
  • 招待講演
• [学会発表] HGPI (Human Disease Glycomics/Proteome Initiative): そのミッションと第１回及び第２回のPilotStudyの成果
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 10thＪＨＵＰＯシンポジウム 「ＨＵＰＯイニシアティブの現状と展開」
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京)
• [学会発表] Core fucosylation is implicated in preposition to smoke-induced emphysema in mice and a possible non-invasive predictive marker for human COPD
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: HUPO 11th Annual World Congress
  • 発表場所: Boston(USA) Hynes Convention Center
• [学会発表] これからの糖鎖研究：スナップショットから動画へ
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 第31回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島市民文化ホール（鹿児島市）
  • 招待講演
• [学会発表] alpha1,6- Fucosyltransferase (Fut8) is implicated in vulnerability to smoke- induced emphysema in mice and a possible non- invasive predictive marker for human chronic obstructive pulmonary disease (COPD)
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: Joint Meeting for Society for glycobiology and American Society for Matrix Biology
  • 発表場所: San Diego Sheraton Hotel and Marina
• [学会発表] 糖鎖を知る ～病気の診断から治療まで～
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: SSH公開講演会
  • 発表場所: 武庫川女子大学 公江記念講堂
  • 招待講演
• [学会発表] Alpha1,6 Fucosyltransferase, Fut8 is Implicated in Sensitivity to Emphysema in Mice and a Possible Predictive Marker for Disease Progression and Exacerbations in Chronic Obstructive Pulmonary Disease(COPD)
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: RIKEN-Academia Sinica Joint Conference on Chemical Biology
  • 発表場所: Conference Room 2, Building for Humanities and Social Sciences, Academia Sinica, Taipei
• [学会発表] 糖鎖と疾患：診断から治療への関わり
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 愛媛大学プロテオサイエンスセンター開所式
  • 発表場所: 松山全日空ホテル ４階 ダイヤモンドボールルーム
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖と疾患：診断から治療への関わり
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 第101回日本泌尿器科学会総会
  • 発表場所: さっぽろ芸術文化の館
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖が拓く超域研究：疾患の発症から診断・治療まで
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 第13回京滋ハートセミナー
  • 発表場所: 京都ホテルオークラ
  • 招待講演
• [学会発表] Glycosyltransferases involved in N-glycan branching:From bioloogical functions to disease implication
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: Center for Organismal Studies Heidelberg, Germany
  • 発表場所: COS-Lecture
  • 招待講演
• [学会発表] Glycosyltransferases involved in N-glycan branching: From biological functions to disease implication
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: Workshop on Cancer Research biological and molecular basis
  • 発表場所: IMPIUP, Porto, Portugal
  • 招待講演
• [学会発表] The complex interplay of “yin and yang” in branched N-glycans: from bisecting GlcNAc to core fucose
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: GLYCO22
  • 発表場所: conventioncenter of Dalian Institute of Chemical Physics, Dalian, China
  • 招待講演
• [学会発表] Global Network on Systems Glycobiology
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: The 3rd Austria/Japan Seminar Comparative and Developmental Glycobiology (第3回比較発生糖鎖生物学とその医工学の応用に関する日本・オーストリア2国間セミナー)
  • 発表場所: (独)理化学研究所(和光)鈴木梅太郎記念ホール
• [学会発表] Systems Glycobiology for Understating the Disease Onset, Biomarker and Therapeutics
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 17th KAST International Symposium
  • 発表場所: Yonsei University, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 多様な糖鎖の働きと疾患の発症、診断、治療への役割
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 山口大学 アカデミックドクター育成プログラム FD講演会
  • 発表場所: 山口大学 総合研究棟１階 S1講義室
  • 招待講演
• [学会発表] The establishment of the Joint Research Center for Systems Chemical Biology
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: 4th Meeting for Max Planck Centers
  • 発表場所: Max Planck Society, München, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Systems Glycobiology Approach for Understating the Disease Onset, Biomarker and Therapeutics
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: IUBMB 10th International Symposium on Cell Surface Macromolecules
  • 発表場所: Fortune Park Panchwati, Kolkata, India
  • 招待講演
• [学会発表] Glycomics or glycoproteomics as essential tools for cancer biomarker discovery
  • 著者名/発表者名: 谷口 直之
  • 学会等名: US-Japan Joint Meeting on Biomarkers for Early Cancer Detection (JST-NCI がんバイオマーカ－分野ワークショップ)
  • 発表場所: Rockville、MD at the new National Cancer Institue(NCI) Shady Grove Facility (Maryland, USA)
  • 招待講演
• [図書] Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes Second Edition Volume1, 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ikeda, Hideyuki Ihara, Hiroki Tsukamoto, Jianguo Gu and Naoyuki Taniguchi
  • 総ページ数: 19:209-222
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes Second Edition Volume1, 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Ohtsubo and Naoyuki Taniguchi
  • 総ページ数: 20:223-232
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes Second Edition Volume1, 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: James W. Dennis, Naoyuki Taniguchi, and Michael Pierce
  • 総ページ数: 21:233-246
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes Second Edition Volume1, 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei-ichiro Inamori, Michael Pierce, and Naoyuki Taniguchi
  • 総ページ数: 22:247-256
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes Second Edition Volume1, 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Ihara, Hiroki Tsukamoto, Jianguo Gu, Eiji Miyoshi, Naoyuki Taniguchi, and Yoshitaka Ikeda
  • 総ページ数: 53:581-596
  • 出版者: Springer
• [図書] Medical Biochemistry 4th ed. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Nagai and Naoyuki Taniguchi
  • 総ページ数: in press
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Glycosyltransferases Methods in Molecular Biology Volume 1022 2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ihara H, Tsukamoto H, Taniguchi N, Ikeda Y.
  • 総ページ数: 335-348
  • 出版者: Springer
• [図書] Glycosyltransferases Methods in Molecular Biology Volume 1022 2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Taguchi T, Taniguchi N.
  • 総ページ数: 299-305
  • 出版者: Springer
• [図書] Glycosyltransferases Methods in Molecular Biology Volume 1022 2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu S, Korekane H, Ohtsubo K, Oguri S, Park JY, Matsumoto A, Taniguchi N.
  • 総ページ数: 283-298
  • 出版者: Springer