海洋無脊椎動物ガラクトース結合性レクチンの糖鎖パートナー解析に基づく細胞増殖制御

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25450306
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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, 大学院生命ナノシステム科学研究科, 教授 (70275022)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: レクチン / グロボトリオース / 二枚貝 / 棘皮動物 / 細胞増殖 / 国際情報交換 Bangladesh

研究概要

1)研究代表者が二枚貝ムラサキイガイから新規一次構造を発見したMytiLecレクチンを、学内共同研究を通じて遺伝子を大腸菌に組み込み、rMytiLecの発現に成功した。その立体構造、a-ガラクトースへの選択的結合性、糖鎖結合に必須のアミノ酸配列の特定、非共有結合した2量体構造が解明された。本結果はレクチンの構造機能相関、糖鎖パートナーの解析に有益な情報を得た。
2)微細気泡発生装置を用いる新たな微生物培養法を確立でき、上記の組み換え大腸菌を安価で大量に培養する方法を得た。
3)研究代表者が棘皮動物卵から世界で最初に一次構造を決定したガラクトース結合性SUEL/RBLレクチンファミリーに属す魚卵レクチンの糖鎖結合プロファイル解析を行い、同ファミリー内に、a-アノマー特異的に結合するレクチン、a-およびb-アノマーの両方を認識するレクチンが共存することを明らかにでき、これらが培養細胞に対し影響が異なる理由の解釈に、レクチンの結合特異性とパートナーの違いが関与する有益な示唆が得られた。
4)シアル酸結合性レクチンSBL/RNaseの結合パートナーを解析し、シアル酸含有ムチン糖タンパク質および細胞表面上の熱ショックタンパク質HSC/HSP70との結合を見出せ、レクチンの結合パートナーに対する多様性が証明できた。

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

MytiLec遺伝子を組み込んだ大腸菌作出が成功し、糖鎖結合に必須なアミノ酸の特定、2量体構造、3D構造を決定でき、a-ガラクトース結合性が構造生物学的に証明できた。本レクチンのパートナーとなるGb3糖鎖を分子生物学的にノックアウトまたは移植した培養細胞の作出に成功し次年度以降の研究進展が保障された。著書を含む11報の学術論文を発表できた。

今後の研究の推進方策

1)組み換えMytiLecレクチンのa-ガラクトシド依存的な細胞死活性の詳細を明らかにし、細胞膜上の糖鎖と結合後、細胞内のオルガネラへの取り込みと、細胞死活性との相関を研究する。
2)糖鎖工学的に細胞表面からa-ガラクトシド糖鎖を除去および未発現細胞に糖鎖発現させた細胞を用いて、レクチンによる細胞死効果の変化を研究する。レクチン‐糖鎖を介す細胞増殖制御が、パートナー糖鎖の構造のみが重要か、さらに他の要素も必須かを解析し、海洋生物由来生化学資源の生命科学研究への有益性を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Sialyl-glycoconjugates in cholesterol-rich microdomains of P388 cells are the triggers for apoptosis induced by Rana catesbeiana oocytes ribonuclease (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Y., Sugawara S., Tatsuta T., Hosono M., Nitta K., Fujii Y., Kobayashi H., Fujimura T., Take H., Koide Y., Hasan I., Matsumoto R., Yasumitsu H., Kanaly R A., Kawsar S M A., Ozeki Y
  • 雑誌名: Glycoconjugate Journal 巻: 31(2) ページ: 171-184
  • DOI: 10.1007/s10719-013-9513-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biotransformation of the HMW PAH benzo[k]fluoranthene by Sphingobium sp. strain KK22 and identification of new products of non-alternant PAH biodegradation by LC/ESIMS/MS analyses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, A.H., S. Nishi, Y. Hatada, Y. Ozeki, and R.A. Kanaly
  • 雑誌名: Microbial Biotechnol 巻: 7(2) ページ: 114-129
  • DOI: 10.1111/1751-7915.12102
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Purification of a novel chitin-binding lectin with antimicrobial and antibiofilm activities from a Bangladeshi cultivar of potato (Solanum tuberosum) (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Ozeki Y, Kabir S R
  • 雑誌名: Indian Journal of Biochemistry and Biophysics 巻: 51(2) ページ: 142-148
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regioselective sythesis, characterization and antimicrobial activities of some new monosaccharide derivatives. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawsar S. M. A., Faruk Md O., Rahman M. S., Fujii Y., Ozeki Y.
  • 雑誌名: Scientia Pharmaceutica 巻: 82(1) ページ: 1-20
  • DOI: 10.3797/scipharm.1308-03.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hasan I, Islam F, Ozeki Y, Kabir S. R. (2014)
  • 著者名/発表者名: Antiproliferative activity of cytotoxic tuber lectins from Solanum tuberosum against experimentally induced Ehrlich ascites carcinoma in mice
  • 雑誌名: African Journal of Biotechnology 巻: 13(15) ページ: 1679-1685
  • DOI: 10.5897/AJB2014.13633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft genome sequence of Sphingobium sp. strain KK22, a high-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacterium isolated from cattle pasture soil. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, A.H., S. Nishi, Y. Ozeki, Y. Ohta, Y. Hatada, and R.A. Kanaly.
  • 雑誌名: Genome Announc. 巻: 1(6) ページ: e00911-13
  • DOI: 10.1128/genomeA.00911-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain composition of rhamnose-binding lectin from shishamo smelt eggs and its carbohydrate-binding profiles. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hosono M, Sugawara S, Tatsuta T, Hikita T, Kominami J, Nakamura-Tsuruta S, Hirabayashi J, Kawsar SM, Ozeki Y, Hakomori SI, Nitta K
  • 雑誌名: Fish Physiology and Biochemistry 巻: 39(6) ページ: 1619-1630
  • DOI: 10.1007/s10695-013-9814-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and newly synthesis of some 1,2-o-isopropylidene-a-D-glucofuranose derivatives: Characterization and antibacterial screening studies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawsar S. M. A., Islam Md M., Chowdhury S. A., Hasan T., Hossain M. K., Manchur M. A., Ozeki Y.
  • 雑誌名: Hacettepe J. Biolog. & Chem. 巻: 41(3) ページ: 195-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Benz[a]anthracene Biotransformation and Production of Ring Fission Products by Sphingobium sp. Strain KK22. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro M, Ozeki Y, Nogi Y, Hamamura N, Kanaly R A
  • 雑誌名: Applied and environmental microbiology 巻: 79(14) ページ: 4410-4420
  • DOI: 10.1128/AEM.01129-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine bubble mixing (FBM) culture of E. coli: a highly cost-effective middle scale-size culture system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu H., Tajima H., Isobe M., Kutsna S., Kawsar S. M. A., Fujii Y., Kanaly R. A., Ozeki Y., Yokota E.
  • 雑誌名: Protein Pept. Lett. 巻: 20(2) ページ: 213-217
  • DOI: 10.2174/0929866511320020014
  • 査読あり
• [学会発表] 深海動物にガラクトース含有糖タンパク質を見出した（NT13-06） (2014)
  • 著者名/発表者名: 小出康裕, Imtiaj Hasan, 藤尾美沙希, 小島理明, 吉田尊雄, 瀧下清貴, 藤原義弘, 古島靖夫, 大関泰裕
  • 学会等名: (独)海洋研究開発機構 JAMSTEC ブルーアースシンポジウム2014
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川・東京
  • 年月日: 20140219-20140220
• [学会発表] Purification of novel a-galactoside-binding lectins from aquatic animals and their distinct cell regulatory activities. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Koide Y, Kawsar SMA, Matsumoto R, Fujii Y, Ogawa Y, Sugawara S, Hosono M, Nitta K, Ozeki Y.
  • 学会等名: 22nd International Symposium on Glycoconjugates
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 20130623-20130628
• [図書] Marine Proteins and Peptides: Biological Activities and Applications. Se-Kwon Kim (Ed). Capter 8 “Activity of Diversified Marine Invertebrate Lectins to Regulate Cell Function” DOI: 10.1002/9781118375082.ch8 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ozeki Y, Kawsar S M A, Fujii Y, Ogawa Y, Sugawara S, Hasan I, Koide Y, Yasumitsu H, Kanaly R A
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: Wiley-Blackwell (British) ISBN: 978-1-118-37506-8
• [備考] マリンバイオ共同推進機構JAMBIO 文科省共同利用・共同研究拠点2013年度研究トピックス
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~jambio/eng-researchtopics.html#ozeki201305
• [備考] Ｔravel Grant Award of Imtiaj Hasan at GLYCO22
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/eng/research/info/130731.html
• [備考] Novel primary structure of MytiLec
  • URL: https://www.yokohama-cu.ac.jp/eng/research/info/130426ozeki.html
• [備考] YCU Science Summer Program 2013
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/eng/world/ssp/2013/index.html