グリコサミノグリカン糖鎖の生合成の機作の解析と合成酵素の遺伝子操作による機能解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470493
• Research Institution: Kobe Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 菅原 一幸 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (60154449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三上 雅久 神戸薬科大学, 薬学部, 助手 (20330425) ; 山田 修平 神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (70240017) ; 北川 裕之 神戸薬科大学, 薬学部, 助教授 (40221915) ; 多屋 長治 (財)東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所・実験動物部門, 主任研究員 (90175456) ; 浅野 雅秀 金沢大学, 医学部, 教授 (50251450)
• Keywords: コンドロイチン硫酸 / ヘパラン硫酸 / グリコサミノグリカン / プロテオグリカン / シンデカン / 糖転移酵素 / グルクロン酸転移酵素 / N-アセチルガラクトサミン転移酵素

Research Abstract

1)ハイブリッド型プロテオグリカンであるシンデカンに結合したコンドロイチン硫酸のコアタンパク質への結合領域GlcA-Gal(II)-Gal(I)-Xyl-SerのGal(II)が硫酸化されているが、ヘパラン硫酸ではされていないことを示し、生合成上のシグナルである可能性を指摘した。また、Xylはどちらの糖鎖においてもその2位の水酸基がリン酸化されうることも示した。
2)以前に、ヒトEXTL2遺伝子がグリコサミノグリカン(GAG)-タンパク質結合領域四糖に最初のαGlcNAc残基を転移するGlcNAcT-Iの活性をもつヘパラン硫酸の鍵酵素であることを明らかにしていたが、本年度は、ヒトEXTL1とEXTL3もヘパラン硫酸の生合成に関与するGlcNAc転移酵素をコードすることを示したので、3種のEXTLsはいずれもGlcNAc転移酵素活性を有することが明らかになった。
3)以前に、硫酸化GAGに共通の糖-タンパク質結合領域の生合成に関与するグルクロン酸転移酵素I(GlcAT-I)をクローニングしたが、本年度はヒトのGlcAT-Iのプロモーター領域を含む遺伝子構造を明らかにし、Ets、CREB、STATの結合配列の存在を示し、GlcAT-Iの発現量は組織特異的であることを明らかにした。
4)ヒトゲノムデータベースを用いて、コンドロイチン合成酵素遺伝子のクローニングに成功し、遺伝子産物がコンドロイチンの二糖繰り返し領域を合成するGalNAcT-II活性及びGlcAT-II活性を合わせ持つ事を明らかにした。さらに、この合成酵素のアミノ酸配列を用いてBLASTサーチを行った結果、1つの相同遺伝子を見つけ、その遺伝子産物がGalNAcT-IとGalNAcT-II活性を持つ事を明らかにし、chondroitin N-acetylgalactosaminyltransferaseと名付けた。

Research Products

• [Publications] 上野 百世: "Structural Characterization of Heparan Sulfate and Chondroitin Sulfate of Syndecan-1 Purified from Normal Murine Mammary Gland Epithelial Cells. Common Phosphorylation of Xylose and Differential Sulfation of Galactose in the Protein Linkage Region Tetrasaccharide Sequence"J. Biol. Chem.. 276(31). 29134-29140 (2001)
• [Publications] 金 炳澤: "Human Tumor Suppressor EXT Gene Family Members, EXTL1 and EXTL3 Encode α1,4-N-Acetylglucosaminyltransferases That Likely Are Involved in Heparan Sulfate/Heparin Biosynthesis"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98(13). 7176-7181 (2001)
• [Publications] 北川 裕之: "Human Glycosaminoglycan Glucuronyltransferase I Gene and a Related Processed Pseudogene : Genomic Structure, Chromosomal Mapping, and Characterization"Biochem. J.. 358(3). 539-546 (2001)
• [Publications] 北川 裕之: "Molecular Cloning and Expression of a Human Chondroitin Synthase"J. Biol. Chem.. 276(42). 38721-38726 (2001)
• [Publications] 宇山 徹: "Molecular Cloning and Expression of Human Chondroitin N-Acetylgalactosaminyltransferase : The Key Enzyme for Chain Initiation and Elongation of Chondroitin/Dermatan Sulfate on the Protein Linkage Region Tetrasaccharide Shared by Heparin/Heparan Sulfate"J. Biol. Chem.. 277(11). 8841-8846 (2002)