合成糖鎖の代謝取り込みを利用した好熱性古細菌における翻訳後修飾糖鎖の機能解析

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20J20284
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平尾 宏太郎 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2020-04-24 – 2023-03-31
• キーワード: リン酸化 / グリコシル化 / イノシトール / N-グリカン / 超好熱菌 / 好熱性古細菌

研究実績の概要

N結合型糖鎖（N-グリカン）は，タンパク質のアスパラギン側鎖に結合した翻訳後修飾糖鎖で，多くの生物に普遍的に存在し，様々な生命現象に関与する．本研究では，超好熱性古細菌 Thermococcus kodakarensisに着目し，そのN-グリカンの耐熱性への寄与を合成化学的なアプローチによって迫ることを目的とした．
昨年度までに，合成N-グリカンを用いた構造解析の結果から，T. kodakarensisのN-グリカンの構成糖であるmyo-イノシトールリン酸の立体化学がL-myo-イノシトール-1-リン酸であることが示唆された．本年度は，L-myo-イノシトール-1-リン酸を有するN-グリカンを合成を達成した．さらに，NMR解析により，この合成糖鎖が単離糖鎖と良い相同性を示し，myo-イノシトール-1-リン酸の立体化学をL-myo-イノシトール-1-リン酸と確定した．本研究はT. kodakarensisのN-グリカンを天然構造に限らず，非天然構造，標識糖鎖の合成を供給できるため，糖鎖の耐熱性への寄与を，糖鎖構造に基づいて解析することを可能とする．
糖鎖の機能を解析するためには，タンパク質との複合化が鍵となる．本研究では，T. kodakarensisの糖鎖生合成経路に着目し，合成糖鎖を代謝的に取り込ませることで生体内で糖鎖とタンパク質との複合化を計画した．ドリコールリン酸GalNAcはN-グリカンの生合成初期段階の中間体であり，N-アセチル部分へアジド基を導入することでプローブ化した生合成中間体を設計した．その合成では，亜リン酸化GalNに対し，ドリコールとのカップリング後，アジド基を導入し，達成した．本プローブ化糖脂質は，生細胞へ代謝的に取り込ませることでN-グリカンの生合成へ干渉し，合成糖鎖のタンパク質への付加を可能とする．

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4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] Structural Determination and Chemical Synthesis of the N-Glycan from the Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus kodakarensis (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirao, K.; Speciale, I.; Notaro, A.; Manabe, Y.; Teramoto, Y.; Sato, T.; Atomi, H.; Molinaro, A.; Ueda, Y.; Castro, D. C.; Fukase, K.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 62 ページ: e202218655
  • DOI: 10.1002/anie.202218655.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanistic Studies for the Rational Design of Multivalent Glycodendrimers (2022)
  • 著者名/発表者名: Manabe, Y.; Tsutsui, M.; Hirao, K.; Kobayashi, R.; Inaba, H.; Matsuura, K.; Yoshidome, D.; Kabayama, K.; Fukase, K.
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 28 ページ: e202201848
  • DOI: 10.1002/chem.202201848.
  • 査読あり
• [学会発表] Posttranslational glycan modification in Thermococcus kodakarensis: discovery and synthesis of myo-inositol containing N-glycan (2023)
  • 著者名/発表者名: ○ Kohtaro Hirao・Yoshiyuki Manabe・Immacolata Speciale・Anna Notaro・Haruyuki Atomi・Antonio Molinaro・ Cristina De Castro・Koichi Fukase
  • 学会等名: 第3回大津会議合同研究発表会
• [学会発表] Posttranslational glycan modification in Thermococcus kodakarensis: discovery and synthesis of myo-inositol containing N-glycan (2023)
  • 著者名/発表者名: ○平尾宏太郎 ，真鍋良幸 ，深瀬浩一
  • 学会等名: 第103回日本化学会春季年会
• [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus kodakarensis由来N-グリカン:高度グリコシル化イノシトール 含有糖鎖の構造決定と合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○平尾宏太郎，真鍋良幸，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一
  • 学会等名: 第22回関西グライコサイエンスフォーラム
• [学会発表] 超好熱性古細菌 Thermococcus kodakarensis 由来 N- グリカンの合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○平尾宏太郎 ，真鍋良幸 ，深瀬浩一
  • 学会等名: 第42回有機合成若手セミナー 第103回日本化学会春季年会
• [学会発表] 超好熱性古細菌Thermococcus kodakarensis由来N-グリカンの単離・合成・機能研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 〇平尾宏太郎，真鍋良幸，Immacolata Speciale, Anna Notaro，佐藤喬章，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一
  • 学会等名: 第64回天然有機化合物討論会
• [学会発表] Study of N-glycan from thermophilic archaeon, Thermocossus kodakarensis: isolation, structural determination, and synthesis (2022)
  • 著者名/発表者名: ○ Kohtaro Hirao・Yoshiyuki Manabe・Immacolata Speciale・Anna Notaro・Haruyuki Atomi・Antonio Molinaro・Cristina De Castro・Koichi Fukase
  • 学会等名: 30th International Carbohydrate symposium