グロボ系スフィンゴ糖脂質のＬＰＳ受容体への特異的結合による生体防御機構

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23659171
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 古川 鋼一 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80211530)
• Keywords: LPS / グロボシド / エンドトシンショック / TLR4 / MD2 / 脂質ラフト / 内因性リガンド / 血管内皮

Research Abstract

A4GALTにより合成されるグロボ系糖脂質の中、Gb4がリポ多糖（LPS）受容体であるTLR4-MD-2複合体に特異的に結合して、LPSのTLR4-MD-2複合体への結合を阻害することを示した。MD2-FLAG-Hisx6-tagの発現ベクターを血管内皮細胞に導入後、抗His-tag抗体による免疫沈降物の質量分析（MS）の結果、Gb4のみが有意に沈降し、Gb3やLacCerは沈降しないことが示された。そこで、脂質構造に焦点化してMS解析を行い、スフィンゴシンと飽和型脂肪酸（C-16、C-24）から成るセラミド含有糖脂質のみが検出された。そこで、血管内皮細胞をLPSで刺激した時の、TLR-4-MD-2及びGb4の細胞内局在を免疫細胞染色により検討したところ、10-15分をピークにGb4とMD2の膜近辺での共局在が観察された。さらに、同様のLPS刺激化の血管内皮細胞のTriton-100抽出液をシュクロース比重超遠心法により分画して、TLR-4の細胞内局在を検討し、刺激前には非ラフト画分に局在したTLR-4が、15分後には一部がラフト画分に移動することが分かった。よって、LPSがラフトの外側で受容体に結合した後、脂質ラフトに移行する過程でLPSがGb4に置換されることが示唆された。その仮説は、Gb4とTLR4-MD-2の親和性がLPSのそれに比して低い点で難点があるが、糖脂質のクラスター効果が存在することが示唆される。
Gb4の作用機構の詳細を明らかにするために、抗Gb4抗体を用いたEMARS法によってGb4結合分子の同定を企図した。しかし、これまで用いてきた抗体はヒトIgM抗体であり、使用法に難点があったので、B3GnT-5遺伝子欠損マウスを卵巣癌抽出液で免疫して、IgG型抗Gb4抗体モノクローナル抗体の樹立に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Neuronal expression of GalNAc transferase is sufficient to prevent the age-related neurodegenerative phenotype of complex ganglioside deficient mice. (2014)
  • Author(s): Yao, D., McGonigal, R., Barrie, J.A., Cappell, J., Cunningham, M.E., Meehan, G.R., Fewou, S.N., Edgar, J.M., Rowan, E., Ohmi, Y., Furukawa, K., Furukawa, K., Brophy, P.J., Willison, H.J.
  • Journal Title: J. Neurosci. Volume: 34 Pages: 880-891
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3996-13.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β4GalT6 is involved in the synthesis of lactosylceramide with less intensity thanβ4GalT5. (2013)
  • Author(s): Tokuda, N., Numata, S., Nomura, T., Takizawa, M., Kondo, Y., Yamashita, Y., Kiyono, T., Takeda, N., Urano, T., Furukawa, K., Furukawa, K.
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 23 Pages: 1175-1183
  • DOI: 10.1093/glycob/cwt054.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trimeric Tn antigen on Syndecan-1 binds to integrins and enhances cancer metastasis via dynamic changes of membrane microdomains. (2013)
  • Author(s): Matsumoto, Y., Zhang, Q., Akita, K., Nakada, H., Hamamura, K., Tsuchida, A., Okajima, T., Furukawa, K., Urano, T., Furukawa, K
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Pages: 24264-24276
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Spatio-temporal dynamics of the interaction between glycosphingolipids and membrane molecules. (2014)
  • Author(s): Koichi Furukawa
  • Organizer: Gordon Research Conference, Glycolipid & and Sphingolipid Biology.
  • Place of Presentation: Ventura, CA, USA.
  • Year and Date: 20140112-20140117
  • Invited
• [Presentation] 複合糖質と糖鎖認識分子との相互作用の時空間的ダイナミクス (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、近藤裕史、松本康之、古川圭子
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] 鎖フィールド：糖鎖がシグナル伝達を制御する原理 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、近藤裕史、松本康之、古川圭子
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] 糖鎖による悪性形質の制御機構 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、松本康之、橋本 登、大川祐樹、大海雄介、古川圭子
  • Organizer: 第35回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 大阪国際センター（大阪市）
  • Year and Date: 20130805-20130807
• [Presentation] 癌細胞の発症と進展に関わる糖鎖の作用機構 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、松本康之、橋本 登、大川祐樹、大海雄介、古川圭子
  • Organizer: 第35回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 大阪国際センター（大阪市）
  • Year and Date: 20130805-20130807
• [Book] α4-galactosyltransferase (A4GALT). In Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes. (2014)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Yuji Kondo, Keiko Furukawa
  • Total Pages: 印刷中
  • Publisher: Springer
• [Book] beta-1,4 N-acetylgalactosaminyl- transferase 1,2 (B4GALNT1,2). In Handbook of Glycosyltransferases and Related Genes. (2014)
  • Author(s): Koichi Furukawa, Keiko Furukawa, Yuhsuke Ohmi, Yuki Ohkawa, Yoshio Yamauchi, Noboru Hashimoto, Orie Tajima
  • Total Pages: 印刷中
  • Publisher: Springer
• [Book] 神経疾患と糖鎖の関わり、Annual Revie神経 2013 (2013)
  • Author(s): 古川鋼一、大海雄介、大川祐樹、古川圭子、田島織絵
  • Total Pages: 277（37-45）
  • Publisher: （株）中外医学