| 研究課題/領域番号 |
20H03322
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中川 聡 京都大学, 農学研究科, 准教授 (70435832)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 糖鎖 / 共生 / 深海底熱水活動域 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、深海底熱水活動域において強固な共生関係にある生物間（微生物-大型生物や古細菌-古細菌等）の相互作用を、世界で初めて糖鎖生物学の観点から体系化することにある。本研究において、『共生微生物の糖鎖によるタンパク質／脂質の修飾量と組み合わせ（微生物が纏うドレス）が、深海底において生物間の共生を成立させる普遍的分子基盤である』という独自の仮説を検証するため、①超高解像度質量分析技術を用いた糖鎖修飾分子の網羅的同定と構造解析、②糖鎖修飾蛍光ビーズ（人工共生菌）を用いた感染実験による糖鎖の機能解明、を実施し目的を達成する。本研究は、深海底における異種生物間の分子的コミュニケーション手段の研究を通じて、人類に蔓延する病原性微生物の誕生過程の解明、さらには共生（感染）機構を標的とした革新的治療法の開発に益することを目指している。
2020年度は、主に深海底熱水活動域に優占する共生微生物系統群を解析対象とし、複数の系統や生育状態（共生モードおよび単独生活モード）の細胞について、超高解像度質量分析技術を用いてグライコプロテオーム解析を行った。その結果、これまでの研究を圧倒する、膨大かつ多様な細胞特異的糖タンパク質（糖ペプチド）を同定することに成功しただけでなく、それらの局在性、さらにはそれらに見られる特徴的な糖鎖に関して、構造や結合様式さらには修飾パターンに関する知見を得ることに成功した。なお、本年度の研究に関連する成果の一部は学会や国際誌等で報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
超高解像度質量分析技術を駆使し、これまでの研究を圧倒する、膨大かつ多様な細胞特異的糖タンパク質（糖ペプチド）を同定し、特徴的な糖鎖構造や結合様式さらには修飾パターンに関する知見を得ることに成功している。これらは今後種々の解析において基盤的知見となると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度に実施した研究においては、超高解像度質量分析技術を用いて、深海底熱水活動域に優占する共生微生物が有する多様な糖タンパク質や糖鎖をほぼ網羅的に同定することに成功した。しかしながら、本グライコプロテオーム解析で得られている糖鎖構造に関する知見は部分的なものに限られており、検出された多くの糖鎖について構造決定を行う必要がある。そこで2021年度は、ヒドラジン分解法による糖鎖の遊離・精製や部分メチル化分析、核磁気共鳴画像法（NMR）等を駆使し、特に深海底熱水活動域における生物間相互作用に重要であると考えられる糖鎖についてその詳細な構造を解析する。その結果に基づき、酵素消化や弱加水分解等により糖鎖ライブラリを作成し、共生系におけるその局在追跡や遺伝子誘導能を解析する。
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