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

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25460054
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 山口 芳樹 国立研究開発法人理化学研究所, 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 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 上級研究員 (50390670)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 糖鎖 / レクチン / 立体構造 / Dectin-1 / βグルカン / 気相電気泳動法 / 相互作用 / 大量発現

研究実績の概要

糖鎖の生体分子としての特徴の一つは分岐構造を有することであり、分岐構造と活性の相関を得ることは大きな課題である。本研究では分岐構造を有する糖鎖の立体構造・ダイナミクス・レクチンとの相互作用を明らかにして、その機能に果たす役割を解明することを目的とした。平成２８年度は以下のことを明らかにした。
１．Ｃ型レクチン様受容体の大量発現：Dectin-1は直鎖型および分岐型のβグルカンを認識するＣ型レクチン受容体であるが、その構造活性相関の研究はDectin-1のレクチンドメインの大量発現の困難さにより妨げられてきた。そこでDectin-1レクチンドメインのN末端側にprotein GのB1ドメインを融合させたところ、溶解度が14倍に上昇し、発現量も５倍に上昇した。GB1の融合したDectin-1は直鎖型および分岐型βグルカンとの相互作用解析に有効であることが判明した。現在この発現系を用いてNMR解析を実施中である。
２．気相電気泳動法による分岐型糖鎖の解析：気相電気泳動法により得られた衝突断面積から糖鎖の立体構造を議論するためには、計算化学により糖鎖の立体構造を計算してそこから衝突断面積を計算し、実験値と比較することが重要となる。本研究では計算により衝突断面積を算出する方法を検討し、衝突断面積に影響を与える因子（バッファガスの種類、プロトンの付加部位、衝突散乱のモデルの種類）について精査した。また気相電気泳動法から得られるドリフトタイムから衝突断面積へ変換する際に用いる標準サンプルの検量線についても検討を実施した。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute
• [雑誌論文] 3D structural analysis of protein O-mannosyl kinase, POMK, a causative gene product of dystroglycanopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Mishra SK, Neyazaki M, Oi R, Ikeda A, Matsugaki N, Akashi S, Manya H, Mizuno M, Yagi H, Kato K, Senda T, Endo T, Nogi T, Yamaguchi Y
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/gtc.12480
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystallographic analysis of murine p24γ2 Golgi dynamics domain (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Liebschner D, Yamada Y, Morita-Matsumoto K, Matsugaki N, Senda T, Fujita M, Kinoshita T, Yamaguchi Y
  • 雑誌名: Proteins 巻: 85 ページ: 764-70
  • DOI: 10.1002/prot.25242
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Muscular Dystrophy Gene TMEM5 Encodes a Ribitol β1,4-Xylosyltransferase Required for the Functional Glycosylation of Dystroglycan (2016)
  • 著者名/発表者名: Manya H, Yamaguchi Y, Kanagawa M, Kobayashi K, Tajiri M, Akasaka-Manya K, Kawakami H, Mizuno M, Wada Y, Toda T, Endo T
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 291 ページ: 24618-27
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.751917
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3D Structure and Interaction of p24β and p24δ Golgi Dynamics Domains: Implication for p24 Complex Formation and Cargo Transport. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Hirata T, Morita-Matsumoto K, Theiler R, Fujita M, Kinoshita T, Yamaguchi Y.
  • 雑誌名: J Mol Biol. 巻: 428 ページ: 4087-99
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of solubility and yield of a β-glucan receptor Dectin-1 C-type lectin-like domain in Escherichia coli with a solubility-enhancement tag (2016)
  • 著者名/発表者名: Dulal HP, Nagae M, Ikeda A, Morita-Matsumoto K, Adachi Y, Ohno N, Yamaguchi Y
  • 雑誌名: Protein Expr Purif. 巻: 123 ページ: 97-104
  • DOI: 10.1016/j.pep.2016.04.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of human dendritic cell inhibitory receptor C-type lectin domain reveals the binding mode with N-glycan (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Ikeda A, Hanashima S, Kojima T, Matsumoto N, Yamamoto K, Yamaguchi Y
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 590 ページ: 1280-8
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12162
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic visualization of a flipped-back conformation of bisected glycans bound to specific lectins (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagae M, Kanagawa M, Morita-Matsumoto K, Hanashima S, Kizuka Y, Taniguchi N, Yamaguchi Y
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 ページ: 22973
  • DOI: 10.1038/srep22973
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of a Post-translational Modification with Ribitol-Phosphate and Its Defect in Muscular Dystrophy (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanagawa M, Kobayashi K, Tajiri M, Manya H, Kuga A, Yamaguchi Y, Akasaka-Manya K, Furukawa J, Mizuno M, Kawakami H, Shinohara Y, Wada Y, Endo T, Toda T
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 14 ページ: 2209-23
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Mammalian C-type lectin receptors: ligand recognition and signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y
  • 学会等名: ACADEMIA Sinica
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2017-03-30
  • 国際学会
• [学会発表] ありふれた糖鎖がシグナルになる秘密： CLEC-2の立体構造から学ぶ (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口 芳樹
  • 学会等名: 第3回レクチン利用技術研究会
  • 発表場所: 秋葉原コンベンションホール（東京都千代田区）
  • 年月日: 2017-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] 予想もできなかった糖鎖認識の巧妙さ：バイセクト糖鎖結合レクチンを中心に (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 芳樹
  • 学会等名: 第2回レクチン利用技術研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 生体内糖鎖認識の基盤と次世代セラノスティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口芳樹、田中克典
  • 学会等名: 第14回糖質学会コンソーシアムシンポジウム（JCGG)
  • 発表場所: ソラシティコンファレンスセンター（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-11-01
• [学会発表] Glycan dynamics analysed by combined NMR and X-ray crystallography (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y, Nagae M, Hanashima S
  • 学会等名: 8th ACGG Annual Conference
  • 発表場所: Wuxi, China
  • 年月日: 2016-10-15
  • 国際学会
• [学会発表] レクチンを利用したN-結合型糖鎖の準安定構造の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 芳樹、長江 雅倫、花島 慎弥
  • 学会等名: 第17回若手NMR研究会in箱根
  • 発表場所: 箱根高原ホテル（神奈川県足柄下郡）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 分岐型糖鎖の非対称性とダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 芳樹
  • 学会等名: 第35回 日本糖質学会年会 ワークショップ
  • 発表場所: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県高知市）
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] An Approach to Detect a Metastable Minor Conformation of Branched N-glycans by Combined Analysis of Solution NMR and X-ray Crystallography (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y
  • 学会等名: ICMRBS2016 International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Understanding glycan dynamics and interaction by NMR and X-ray crystallography (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y
  • 学会等名: Warren Workshop Ⅵ 2016
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ion mobility spectrometry separation of isomeric N-glycan structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y, Hirose K, Nishima W, Re S, Sugita Y
  • 学会等名: RIKEN-Max Planck Joint Research Center for Systems Chemical Biology ５th Annual Symposium
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会
• [図書] NMR in Glycoscience and Glycotechnology, Chpter8 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Yagi, H., and Kato, K.
  • 総ページ数: 458
  • 出版者: Royal Society of Chemistry
• [備考] 筋ジストロフィー症の原因となる糖鎖構造を解明
  • URL: http://www.tmghig.jp/J_TMIG/images/press/pdf/press20161017.pdf