細胞を用いた糖鎖合成と高機能高分子化

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350483
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 畑中 研一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70167584)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 智典 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (00162454) ; 粕谷 マリアカルメリタ 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30334361)
• Keywords: 糖鎖プライマー / 糖鎖ポリマー / 糖鎖合成 / 糖脂質 / アジド化合物 / メラノーマ細胞

Research Abstract

β型のラクトースプライマーにシアル酸を転移してGM3型の糖鎖を作ることがわかっているB16メラノーマ細胞を用いて、αグルコシド、βグルコシド、αガラクトシド、βガラクトシド、αラクトシド、βラクトシドのドデシルグリコシドプライマーに対する糖鎖伸長を試みた。βグルコシドプライマーを培地中に添加すると細胞が死滅するが、αグルコシドプライマーでは何も起こらなかった。βガラクトシドプライマーにはシアル酸の転移が起こるのに対して、αガラクトシドプライマーでは何も起こらなかった。さらに、ラクトシドプライマーはαもβもシアル酸転移が起こった。以上のことより、B16細胞においてシアル酸転移が起こるためには、βガラクトシドユニットが重要であることが判る。また、同様の条件で、長鎖アルキル基の半分をフッ素で置換したプライマーにもシアル酸転移が起こった。これは、フッ素を含むアグリコンを有するグリコシドが細胞内に取り込まれた最初の例であり、細胞内の糖転移酵素によって糖鎖伸長が行われた初めての例である。フッ素を含む化合物に対する合成反応は、有機溶媒を使わないグリーンケミストリーの観点からも興味深い。アジド基を有するプライマーに対してもシアル酸転移が起こった。アジド基を有するプライマーは、糖鎖伸長後に糖質高分子や糖脂質類似体への変換が可能であると考えられる。例えば、アジド基は還元するとアミノ基に変換できるため、12-アジド化合物からは機能性糖鎖ポリマー生産が可能であるし、2-アジド化合物からは生理活性の糖脂質類似体を合成できると考えられる。
12-アジド化合物を大量に合成するために、先ず12-アジドドデカノールを大量に合成し、オクタアセチルラクトースとグリコシレーションすることにより、プライマーを大量に得た。さらに、細胞培養条件(播種する細胞数、プライマーの濃度、培養時間など)を変化させることにより、最も効率的に大量の生成物が得られる条件を調べた。その結果、ある程度コンフルエントを超えるような細胞数で、プライマー濃度が200μg/mL、48-72時間培養するとGM3型の糖鎖が効率良く得られることを見出した。今後、これらの生成物を基に、還元、アクリロイル化を行ってモノマーを合成し、重合によって機能性高分子とする。

Research Products

• [Publications] M.C.Z.Kasuya, K.Hatanaka, et al.: "Fluorous-tagged compound : a viable scaffold to prime oligosaccharide synthesis by cellular enzymes"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 316. 599-604 (2004)
• [Publications] K.Katsuraya, K.Okuyama, K.Hatanaka, et al.: "Constitution of konjac glucomannnan : chemical analysis and 13C NMR spectroscopy"Carbohydr.Polym.. 53. 183-189 (2003)
• [Publications] A, Kai, M.Kikawa, K.Hatanaka, et al.: "Biosynthesis of hetero-polysaccharides by Pestalotiopsis microspora from various monosaccharides as carbon sorce"Carbohydr.Polym.. 54. 381-383 (2003)
• [Publications] 石原一彦, 畑中研一, 山岡哲二, 大矢裕一: "バイオマテリアルサイエンス"東京化学同人. 206 (2003)