細胞表面酸性多糖が織りなす微小糖鎖空間による神経機能調節機構の解明

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明
• 研究課題/領域番号: 24110506
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 佐藤 ちひろ 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 准教授 (10343211)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ポリシアル酸 / 統合失調症 / 酸性多糖 / ヘパラン硫酸 / 神経 / 精神疾患 / ポリシアル酸転移酵素 / シアリダーゼ

研究実績の概要

脊椎動物脳に偏在するポリシアル酸 (polySia) は主に神経細胞接着分子 (NCAM) を修飾する酸性多糖である。polySiaは胎児期の脳に一過的に発現して、その巨大な排除体積によってNCAMによる細胞接着を阻害する反接着作用をもち、その作用によって神経発達や脳機能を正常に保つと考えられてきた。しかし近年、成体脳においても、神経新生が起こる領域である海馬や嗅球では polySiaの発現が持続し、精神疾患や神経変性疾患においてその量が増減することが見いだされ、成体脳におけるpolySiaの機能も注目されている。我々はこれまでに、polySiaが様々な神経作用因子と特異的に相互作用することを世界で初めて見いだし、反接着作用と異なる新たなpolySiaの機能として、神経作用因子を細胞表面に保持し、その機能を正負に制御する役割を提唱している。本研究はpolySiaによる新しい神経機能制御機構としての仮説を証明し、その制御機構の破綻と精神疾患や精神活動の異常との関係を解明することにある。本年度は、FGF2とポリシアル酸の結合性に関して、HSとFGF2との結合性と詳細に比較検討を行うことにより、その結合状態が異なることを明らかにした。また、統合失調症患者由来の酵素が産生するポリシアル酸鎖の化学構造を解析した。あわせて表面プラズモン共鳴法により、BDNFやFGF2に対する分子結合力について解析した。その結果、統合失調症型のポリシアル酸鎖は、正常型のポリシアル酸転移酵素が産生するポリシアル酸鎖に比べて、量と長さが損なわれること、それにより分子に対する結合力が減少することが明らかになった。

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

計画通りに進行しているため

今後の研究の推進方策

申請書の計画に従って遂行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Occurrence of free deaminoneuraminic acid (KDN)-containing complex-type N-glycans in human prostate cancers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yabu M, Korekane H, Takahashi H, Ohigashi H, Ishikawa O, Hatano K, Nonomura N, Sato C, Kitajima K, Miyamoto Y.
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 23 ページ: 634-642
  • DOI: 10.1093/glycob/cws132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel regulation of fibroblast growth factor 2 (FGF2)-mediated cell growth by polysialic acid. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ono S, Hane M, Kitajima K, Sato C.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 287 ページ: 3710-3722
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M111.276618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional impairments of polySia-NCAM synthesized by a mutated polysialyltransferase of a schizophrenic patient. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hane M, Sumida M, Kitajima K, Sato C.
  • 雑誌名: Pure Appl Chem 巻: 84 ページ: 1895-1906
  • DOI: doi.org/10.1351/PAC-CON-11-12-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sialidase NEU4 hydrolyzes polysialic acids of neural cell adhesion molecules and negatively regulates neurite formation by hippocampal neurons. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Mitoma J, Hosono M, Shiozaki K, Sato C, Yamaguchi K, Kitajima K, Higashi H, Nitta K, Shima H, Miyagi T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 287 ページ: 14816-14826
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M111.324186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sialome analysis of the cephalochordate Branchiostoma belcheri, a key organism for vertebrate evolution. (2012)
  • 著者名/発表者名: Gu#233;rardel Y, Chang LY, Fujita A, Coddeville B, Maes E, Sato C, Harduin-Lepers A, Kubokawa K, Kitajima K.
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 22 ページ: 479-491
  • DOI: doi: 10.1093/glycob/cwr155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolism of Vertebrate Amino Sugars with N-glycolyl Groups: Resistance of α2-8-linked N-glycolylneuraminic Acid to Enzymatic Cleavage. (2012)
  • 著者名/発表者名: Davies LR, Pearce OM, Tessier MB, Assar S, Smutova V, Pajunen M, Sumida M, Sato C, Kitajima K, Finne J, Gagneux P, Pshezhetsky A, Woods R, Varki A.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 287 ページ: 28917-28931
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M112.365056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pig sperm membrane microdomains contain a highly glycosylated 15-25-kDa wheat germ agglutinin-binding protein. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasekarn W, Kanazawa T, Hori K, Tsuchiyama T, Xue L, Gar#233;naux E, Kongmanas K, Tanphaichitr N, Yasue H, Sato C, Kitajima K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 426 ページ: 356-362
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2012.08.090
  • 査読あり
• [学会発表] 統合失調症患者に見出されたST8SiaII/STXが生合成するポリシアル酸の構造解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽根 正弥、北島 健、佐藤 ちひろ
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度仙台大会
  • 発表場所: 仙台、日本
  • 年月日: 2013-03-24 – 2013-03-28
• [学会発表] 統合失調症患者由来ST8SiaII/STXによって生合成するpolySia構造の質と量の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽根正弥、住田瑞季、北島健、佐藤ちひろ
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡、日本
  • 年月日: 2012-12-14 – 2012-12-16
• [学会発表] ガングリオシド糖鎖ライブラリーを用いて解明されたSiglec-7の新たなリガンド結合性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安田優, 田中浩士, 高橋孝志, Paul Crocker, 北島健, 佐藤ちひろ
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡、日本
  • 年月日: 2012-12-14 – 2012-12-16
• [学会発表] ブタ胎児脳および成体脳におけるポリシアリル化NCAM構造の質と量の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村紗希, 北島健, 佐藤ちひろ.
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡、日本
  • 年月日: 2012-12-14 – 2012-12-16
• [学会発表] 統合失調症患者に見いだされたST8SiaII/STX遺伝子変異SNP-7が生合成するpolySia-NCAMの特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽根正弥、住田瑞季、北島健、佐藤ちひろ
  • 学会等名: 第31回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島、日本
  • 年月日: 2012-09-17 – 2012-09-20
• [学会発表] ガングリオシド糖鎖ライブラリーを用いたSiglec-7のGD3結合阻害様式の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 安田優、西浦祐二、田中浩士、高橋孝志、Paul Crocker, 北島健、佐藤ちひろ
  • 学会等名: 第31回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 鹿児島、日本
  • 年月日: 2012-09-17 – 2012-09-20
• [学会発表] Novel regulation of neurological active molecules by polysialic acids. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Sato.
  • 学会等名: SialoGlyco 2012
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2012-09-09 – 2012-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and functional impairments of polysialic acid on the neural cell adhesion molecule (NCAM) synthesized by a mutated polysialyltransferase of a schizophrenic patient. (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hane, Mizuki Sumida, Ken Kitajima, Chihiro Sato.
  • 学会等名: SialoGlyco 2012
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2012-09-09 – 2012-09-12
• [学会発表] 統合失調症患者に見いだされたST8SiaII/STX遺伝子変異とpolySia-NCAMの構造と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽根正弥, 住田瑞季, 北島健, 佐藤ちひろ.
  • 学会等名: 糖鎖科学名古屋拠点「若手の力」フォーラム第10回
  • 発表場所: 静岡、日本
  • 年月日: 2012-09-06 – 2012-09-06
• [学会発表] 記憶や行動に関わるpolySia-NCAMの新機能. (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤ちひろ、金戸幸広、磯村遼、小野明日香、羽根正弥、西村沙希、松岡修平、北島健
  • 学会等名: 2012年度 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台,日本
  • 年月日: 2012-07-24 – 2012-07-27
• [学会発表] A polysialyltransferase SNP in a schizophrenic patient brings about the production of polysialic acids showing impaired binding and signaling of BDNF and FGF2. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Kitajima, Chihiro Sato.
  • 学会等名: 8th International Symposium on Glycosyltransferases
  • 発表場所: Hannover, Germany
  • 年月日: 2012-06-05 – 2012-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] ポリシアル酸とヘパラン硫酸はFGF2依存的細胞増殖に対して異なる効果をもつ (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽根正弥、小野明香、北島健、佐藤ちひろ．
  • 学会等名: 第76回日本生化学中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 静岡、日本
  • 年月日: 2012-05-26 – 2012-05-26
• [図書] Sialobiology: Structure, Biosynthesis, and Function. Sialic Acid Glycoconjugates in Health and Disease (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato C.
  • 総ページ数: pp 33-75
  • 出版者: Bentham Science.