分岐型糖鎖における分枝構造の非対称性の解析とその構造基盤

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460054
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 山口 芳樹 独立行政法人理化学研究所, 糖鎖構造生物学研究チーム, チームリーダー (90323451)
• 研究分担者: 李 秀栄 独立行政法人理化学研究所, 杉田理論分子科学研究室, 研究員 (50390670)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: N型糖鎖 / バイセクトGlcNAc / レクチン / NMR / GnT-III / 分枝構造 / 相互作用 / CLEC-2

研究実績の概要

本研究は、分枝型糖鎖の非対称性に着目して、その立体構造・ダイナミクス・相互作用を明らかにすることを目的とする。平成２６年度は以下のことを明らかにした。
１. 分岐形糖鎖の動的高次構造と相互作用解析：前年度に化学合成を達成したモデル糖鎖４種類を用いて、GnT-III(N-アセチルグルコサミン転移酵素III)との相互作用解析を行った。競合阻害アッセイを行った結果、GnT-IIIの基質認識はManβ1-4GlcNAc部分が重要であることが判明した。本研究で明らかになったGnT-IIIの構造要求性は特異的な阻害剤開発に対して基礎を与える。
２．分岐構造をもつ糖鎖のレクチンによる認識と機能発現機構の解明：分岐構造の特異的な認識機構を明らかにするため、ヒトCLEC-2レクチン受容体(CLEC-2)を対象として構造解析を行った。CLEC-2はC型レクチン受容体の１種であり、O-結合型糖鎖を豊富にもつポドプラニンを特異的に認識することが知られていたが、そのメカニズムは不明であった。CLEC-2の結晶構造解析の結果、CLEC-2は分岐型O-結合型糖鎖のひとつの枝のシアル酸残基と周辺のペプチドを同時に認識することで特異性・親和性を獲得していることが明らかになった。
３．気相電気泳動法による分岐型糖鎖の解析：気相電気泳動法は、気体との衝突断面積によって対象分子を分離する方法であり、実験的に得られる衝突断面積から立体構造との相関を議論することが可能である。ピリジルアミノ化した分岐型糖鎖60種類を準備し、気相電気泳動法によるデータを取得した。測定した分岐型糖鎖のうち質量が同じで構造が異なる異性体のペアにおいて衝突断面積が異なるものが存在することが判明した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定通り気相電気泳動法によるデータ取得を実施することができた。

今後の研究の推進方策

分岐構造をもつ糖鎖のNMRによる動的構造解析とレプリカ交換分子動力学計算による衝突断面積の算出を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

ＮＭＲ装置の故障により、修理費に当てるため前年度100万円分を今年度分から前借し、最終的な修理費とのバランス分が残高となった。

次年度使用額の使用計画

今年度、主に消耗品に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Discovery, Primary and Crystal Structures, and Capacitation-Related Properties of a Prostate-Derived Heparin-Binding Protein WGA16 from Boar Sperm (2015)
  • 著者名/発表者名: Garenaux, E., Kanagawa, M., Tsuchiyama, T., Hori, K., Kanazawa, T., Goshima, A., Chiba, M., Yasue, H., Ikeda, A., Yamaguchi, Y., Sato, C., and Kitajima, K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 290(9) ページ: 5484-501
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.635268 jbc.M114.635268
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Self-Assembled, π-Stacked Complex as a Finely-Tunable Magnetic Aligner for Biomolecular NMR Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, S., Takeuchi, R., Yagi-Utsumi, M., Yamaguchi, T., Yamaguchi, Y., Kato, K., and Fujita, M.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 ページ: 2540-3
  • DOI: 10.1039/C4CC09354B
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An aberrant sugar modification of BACE1 blocks its lysosomal targeting in Alzheimer’s disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Kizuka, Y., Kitazume, S., Fujinawa, R., Saito, T., Iwata, N., Saido, T. C., Nakano, M., Yamaguchi, Y., Hashimoto, Y., Staufenbiel, M., Hatsuta, H., Murayama, S., Manya H., Endo, T., and Taniguchi, N.
  • 雑誌名: EMBO Mol Med. 巻: 7(2) ページ: 175-89
  • DOI: 10.15252/emmm.201404438
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In situ visualization of a glycoform of transferrin: localization of α2,6-sialylated transferrin in the liver. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Y., Saito, T., Hoshi, K., Ito, H., Kariya, Y., Nagae, M., Yamaguchi, Y., Hagiwara, Y., Kinoshita, N., Wada, I., Saito, K., Honda, T., and Hashimoto, Y.
  • 雑誌名: J. Biochem, 巻: 157(4) ページ: 211-6
  • DOI: 10.1093/jb/mvu071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Backbone 1H, 13C, and 13N resonance assignments of the Fc fragment of human immunoglobulin G glycoprotein (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi, H., Zhang, Y., Yagi-Utsumi, M., Yamaguchi, T., Iida, S., Yamaguchi, Y., and Kato, K.
  • 雑誌名: Biomolecular NMR Assignments 巻: 8(2) ページ: 383-6
  • DOI: 10.1007/s12104-014-9586-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Platform of C-type Lectin-like Receptor CLEC-2 for Binding O-Glycosylated Podoplanin and Nonglycosylated Rhodocytin (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagae, M., Morita-Matsumoto, K., Kato, M., Kaneko, MK., Kato, Y., and Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: Structure 巻: 22(12) ページ: 1711-21
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.09.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Different IVIG glycoforms affect in vitro inhibition of anti-ganglioside antibody-mediated complement deposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, M., Yamaguchi, Y, Spath, P.J., Matsumoto-Morita, K., Ong, B.K., Shahrizaila, N., and Yuki, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9(9) ページ: e107772
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0107772
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Site-Specific Classification of N -Linked Oligosaccharides of the Extracellular Regions of Fcγ Receptor IIIb Expressed in Baby Hamster Kidney Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, N., Okumoto, T., Yamaguchi, Y., Takahashi, N., Fridman, Wolf-Herman, F., Sautes-Fridman, C., Yagi, H., and Kato, K.
  • 雑誌名: J. Glycomics Lipidmics 巻: 4:116 ページ: 4-2
  • DOI: 10.4172/2153-0637.1000116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of N-glycan units for assessment of substrate structural requirements of N-acetylglucosaminyltransferase III (2014)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, S., Korekane, H., Taniguchi, N., and Yamaguchi, Y.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett. 巻: 24(18) ページ: 4533-7
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.07.074
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interaction of platelet endothelial cell adhesion molecule (PECAM) with α2,6-sialylated glycan regulates its cell surface residency and anti-apoptotic role. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitazume, S., Imamaki, R., Kurimoto, A., Ogawa, K., Kato, M., Yamaguchi, Y., Tanaka, K., Ishida, H., Ando, H., Kiso, M., Hashii, N., Kawasaki, N., and Taniguchi, N.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 289(40) ページ: 27604-13
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.563585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Osteopontin O-glycosylation contributes to its phosphorylation and cell adhesion properties. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kariya, Y., Kanno, M., Matsumoto-Morita, K., Konno, M., Yamaguchi, Y., and Hashimoto, Y
  • 雑誌名: Biochem J. 巻: 463(1) ページ: 93-102
  • DOI: 10.1042/BJ20140060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The alpha helical region in p24γ2 subunit of p24 cargo receptor is pivotal for the recognition and transport of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Theiler, R., Fujita, M., Nagae, M., Yamaguchi, Y., Maeda, Y., and Kinoshita, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289(24) ページ: 16835-43
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.568311
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Basis for Multiple Sugar Recognition of Jacalin-Related Human ZG16p Lectin (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanagawa, M., Liu, Y., Hanashima, S., Ikeda, A., Chai, W., Nakano, Y., Kojima-Aikawa, K., Feizi, T., and Yamaguchi, Y.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 289(24) ページ: 16954-65
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.539114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural change of N-glycan exposes hydrophobic surface of human transferrin (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagae M., Morita-Matsumoto, K., Arai, S., Wada, I., Matsumoto, Y., Saito, K., Hashimoto, Y., and Yamaguchi, Y.
  • 雑誌名: Glycobiology, 巻: 24(8) ページ: 693-702
  • DOI: 10.1093/glycob/cwu033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding assay between murine Dectin-1 and β-glucan/DNA complex with quartz-crystal microbalance. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki S., Morishita H., Adachi Y., Yamaguchi Y., and Sakurai K.
  • 雑誌名: Carbohydr Res. 巻: 391 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.carres.2014.03.019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The indirect effect of bisecting GlcNAc on binding to PHA-E lectin: A possible role for conformer selection (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Yamaguchi
  • 学会等名: 6th Asian Communmity of Glycoscience and Glycotechnology
  • 発表場所: University of Hyderabad （Hyderabad, India）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖のタンパク質による認識－構造生物学によるアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹
  • 学会等名: 第12回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • 発表場所: 東京医科歯科大学 （東京都）
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖の立体構造とダイナミクス：機能との関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 国立京都国際会館 （京都府）
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] 糖鎖の構造と相互作用：構造生物学によるアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹
  • 学会等名: 神戸大学医学部学術講演
  • 発表場所: 神戸大学 （兵庫県）
  • 年月日: 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖構造生物学における未解明問題への取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹
  • 学会等名: NIRFプロジェクト第7回研究会
  • 発表場所: 一橋大学 （東京都）
  • 年月日: 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] イオンモビリティーとLC-MSの組み合わせによる迅速な糖鎖異性体の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹
  • 学会等名: MSフォーラム
  • 発表場所: 日本ウォーターズ （東京都）
  • 年月日: 2014-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of bisecting GlcNAc is indirect on binding to PHA-E lectin: A possible role for conformer selection (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamichi Nagae, Keisuke Soga, Kana Morita-Matsumoto, Shinya Hanashima, Akemi Ikeda, Kazuo Yamamoto and Yoshiki Yamaguchi
  • 学会等名: RIKEN-Max Planck Joint Research Center for Systems Chemical Biology 3rd Annual Symposium
  • 発表場所: Max Planck (Kreuth, Germany)
  • 年月日: 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] H/D exchange：Applications in NMR and MS (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Yamaguchi
  • 学会等名: 第5回生体分子相互作用解析フォーラム ”HDX-MSワークショップ”
  • 発表場所: 日本ウォーターズ （大阪府）
  • 年月日: 2014-04-22
  • 招待講演
• [図書] Glycoscience: Biology and Medicine Indirect detection of hydroxy proton exchange through deuterium-induced 13C-NMR isotope shifts (2014)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, S.and Yamaguchi, Y.
  • 総ページ数: 1569(129-135
  • 出版者: Springer
• [図書] Adv Neurobiol Structural Analysis of oligosaccharides and glycoconjugates using NMR (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Yamaguchi, T., and Kato, K.
  • 総ページ数: 566(165-83)
  • 出版者: Springer