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

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25450306
• 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, 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 / b-トレフォイル構造 / ムラサキイガイ / バーキットリンパ腫細胞

研究実績の概要

二枚貝綱ムラサキイガイから得られた糖鎖結合性タンパク質、MytiLecレクチンの一次構造は、他と類似性がなく、バーキットリンパ腫細胞の表面に発現し他Gb3糖鎖をパートナーとして結合し、細胞死を起こした。レクチンと糖鎖を介した細胞増殖制御の仕組みを明らかにするため、MytiLecの立体構造を明らかにし、以下の水圏生命科学と糖鎖生物学上の有意義な成果を得た。

MytiLecの立体は植物毒素のリシンB鎖（R-型レクチン)に代表されるb-トレフォイル(三つ葉)構造に属した。ポリペプチド鎖内に3ヶ所ある糖鎖結合サブドメインには、全て糖鎖が結合し、2個のポリペプチド鎖が非共有結合した二量体分子であることが解明された。新規な一次構造を持つにもかかわらず、既知の立体構造を有した結果より、R-型レクチンは遺伝子の収れんにより造られ、その骨格となるb-トレフォイル構造は、生物の機能に大変重要な働きを持つことが推察された。

MytiLecは既知のR-型レクチンにみられる共通配列を有さなかった。その理由は、R-型レクチンの遺伝子を持たずに進化したムラサキイガイの祖先が、進化の途上でレクチンを必要とする事態が起こり、その際にb-トレフォイルの祖先型遺伝子を改変して現在のMytiLecを創り上げたと仮説した。上記の仮説により新種のR-型レクチンが発見された理由は、水圏生命が多様な環境に順応して生きる必要があったことによると考えた。

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の立体構造が決定でき、アミノ酸配列の比較だけでは知られない三次元構造の収れん進化を軟体動物レクチンに見出せた。

この結果は、本分子の抗腫瘍細胞活性を理解する糖鎖生物学上の有力な手がかりを与えられた。b-トレフォイル構造がどのようにして細胞増殖に関する情報伝達を活性化するかの新しい課題を呈することにつながった。

今後の研究の推進方策

1)MytiLecにb-トレフォイル構造のあることが判明した結果から、細胞内のどこへ運ばれるか、リシンB-鎖のそれと比較して、研究を深化させる。
2)溶液中で二量体形成をしていたことが判明し、非共有結合に必須なアミノ酸を改変して単量体MytiLecを作出する。その細胞死活性を調べ、糖鎖へのレクチンの結合価数が細胞死にどう影響するかを明らかにする。
3)MytiLecは顕著な細胞死活性を有する特徴的なレクチンであることが明らかになった。その詳細な仕組みを解析することは、海洋動物レクチンを用いたがん細胞研究の進歩に役立つ。MytiLecを腫瘍細胞に与え、細胞内で活性化または抑制的に働く分子を特定して、MytiLecの細胞死の誘導経路を解明する。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of various types of glycans in the lugworm (Perinereis nuntia var. vallata) (2015)
  • 著者名/発表者名: Koide Y, Hasan I, Asanuma A, Fujii Y, Ogawa Y, Kobayashi H, Rajia S, Kawsar SMA, Kanaly RA, Ozeki Y.
  • 雑誌名: Annals of Marine Biology and Research 巻: 2 ページ: 1005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A galactose-binding lectin isolated from Aplysia kurodai (sea hare) eggs Inhibits streptolysin-induced hemolysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Watanabe M, Ishizaki N, Sugita-Konishi Y, Kawakami Y, Suzuki J, Dogasaki C, Rajia S, Kawsar SMA, Koide Y, Kanaly RA, Sugawara S, Hosono M, Ogawa Y, Fujii Y, Iriko H, Hamako J, Matsui T, Ozeki Y
  • 雑誌名: Molecules (Basel) 巻: 19(9) ページ: 13990-14003
  • DOI: 10.3390/molecules190913990
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Binding profiles and cytokine-inducing effects of fish rhamnose-binding lectins on Burkitt's lymphoma Raji cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosono M, Sugawara S, Matsuda A, Tatsuta T, Koide Y, Hasan I, Ozeki Y, Nitta
  • 雑誌名: Fish Physiology and Biochemistry 巻: 40(5) ページ: 1559-1572
  • DOI: 10.1007/s10695-014-9948-1
  • 査読あり
• [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] Biotransformation of indole by Cupriavidus sp. strain KK10 proceeds through N-heterocyclic- and carbocyclic-aromatic ring cleavage and production of indigoids (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Fukuoka, Keita Tanaka,Yasuhiro Ozeki, Robert A Kanaly
  • 雑誌名: International Biodeterioration & Biodegradation 巻: 97(11) ページ: 13-24
  • DOI: 10.1016/j.ibiod.2014.11.007
  • 査読あり / 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] Antiproliferative activity of cytotoxic tuber lectins from Solanum tuberosum against experimentally induced Ehrlich ascites carcinoma in mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Islam F, Ozeki Y, Kabir S R
  • 雑誌名: African Journal of Biotechnology 巻: 13(15) ページ: 1679-1685
  • DOI: 10.5897/AJB2014.13633
  • 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
• [学会発表] Invited lecture "Glycomics, a Tool for the Innovation of Biomedicine" (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Ozeki
  • 学会等名: 102nd Indian Science Congress (Government of India)
  • 発表場所: インド共和国 マハーラーシュトラ州 ムンバイ市 インド国立ムンバイ大学
  • 年月日: 2015-01-03 – 2015-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] Plenary Lecure "Lectin-Glycomics and Their Application in Biomedical Research" (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Ozeki
  • 学会等名: CARBO-XXIX Association of Carbohydrate Chemists and Technologist, India
  • 発表場所: インド共和国 パンジャブ州 チャンディガル市
  • 年月日: 2014-12-29 – 2014-12-31
  • 招待講演
• [学会発表] Intracellular trafficking of MytiLec, a Gb3-specific R-type mussel lectin with cytotoxic activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Imtiaj Hasan, Yasuhiro Ozeki
  • 学会等名: Joint Meeting of SFG and JSCR (Society for Glycobiology (US) & The Japanese Society of Carbohydrate Research
  • 発表場所: アメリカ合衆国 ハワイ州 ホノルル市
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-20
• [学会発表] 糖鎖創薬の期待と課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大関泰裕
  • 学会等名: 公益社団法人日本薬学会・九州支部講演会(世話人 藤田英明)
  • 発表場所: 長崎県佐世保市 長崎国際大学大学院薬学研究科
  • 年月日: 2014-09-11
  • 招待講演
• [図書] Marine Glycobiology: Principles and Applications (Se-Kwon Kim Ed.) ISBN 9781498709613 "Capter 12: Blue Glycome for Biomedical Researches" (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasan I, Fujii Y, Rajia S, Kawsar S M A, Sugawara S, Ogawa Y, Hosono M, Koide Y, Kanaly R A, Ozeki Y.
  • 総ページ数: 504
  • 出版者: CRC Press (Taylor & Francis Group)
• [図書] Marine OMICS: Principles and Applications (Se-Kwon Kim Ed.) ISBN 9781482258202 "Section 30: SUEL/RBL-Lectin and their Biomedical Applications" (2015)
  • 著者名/発表者名: Koide Y, Hasan I, Asanuma A, Fujii Y, Ogawa Y, Kobayashi H, Rajia S, Kawsar S M A, Kanaly R A, Ozeki Y.
  • 総ページ数: 500
  • 出版者: CRC Press (Taylor & Francis Group)
• [備考] インド科学技術省・同科学アカデミー主催 第102回インド科学会議への招へいと研究成果の発信
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/res_pro/researcher/150128ozeki.html
• [備考] 研究成果に基づく協力研究者(Dr. SM.Abe カウサル)の教授昇任
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/eng/news/popucb_eng.html
• [備考] 研究成果に基づく大学院博士課程のための海外プログラムの開発
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/nanobio/pro_san.html