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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Glycosylation machinery regulated by localization of glycosyltransferases and selective transport of substrate proteins

Research Project

Project/Area Number 21H02625
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionNagoya City University

Principal Investigator

矢木 宏和  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (70565423)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 甲賀 大輔  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (30467071)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords糖鎖修飾 / 糖転移酵素 / ゴルジ体 / 糖タンパク質 / 分泌経路
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに最適化した超解像顕微鏡および電子顕微鏡の条件を活用し、培養細胞における糖転移酵素のゴルジ体内の詳細な局在を明らかにした。具体的には、Apexを融合した糖転移酵素を利用して、糖転移酵素の近傍の分子にビオチン標識を行い本標識をプローブとすることで、電子顕微鏡像において糖転移酵素の局在を明らかにすることに成功した。
特異的な糖鎖修飾を担う糖転移酵素の局在の要因を明らかにするために、近接依存性標識法により10種類を超える糖転移酵素の近傍分子の同定に成功した。また、蛍光タンパク質を融合した糖転移酵素をプローブとして、ゴルジ体分画小胞をセルソータで分離することに成功した。プロテオミクス解析により、こうしたゴルジ小胞に含まれるタンパク質を同定するとで、糖転移酵素と局在を共にする分子を明らかにすることができた。
一方で、哺乳動物細胞にフコース転移酵素9(FUT9)を過剰発現させるとLAMP-1に特異的にLewis X糖鎖の修飾が認められたことを契機として、LAMP-1中の29残基からなるセグメントがFUT9との相互作用を規定することを見出した。本セングメントは、他の糖タンパク質のC末端に連結させただけで、FUT9依存的なLewis X修飾をもたらすことから、糖鎖修飾を制御する分子コードとして活用できる可能性を示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

超解像顕微鏡および電子顕微鏡を利用することにより、ゴルジ体における糖転移酵素の詳細な局在を明らかにすることに成功した。加えて、糖タンパク質分子を構成する特定のアミノ酸配列が、糖鎖部分の形成に深く関わることを見出すことができ、糖鎖修飾の制御機能の一端を明らかにすることができた。こうした結果の一部は、Communication biology誌に報告した。以上を鑑みて、当初の計画以上に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度までに蛍光顕微鏡や電子顕微鏡によって、ゴルジ体における詳細な糖転移酵素の局在を明らかにしてきた。一方でゴルジ体は細胞周期に応じてその構造が大きく異なることが知られている。次年度は、細胞周期の違いによってゴルジ体内の糖転移酵素の局在がどのように変化しているかを明らかにすることを目指す。
これまでに近接依存性標識やゴルジ体小胞分画法により見出してきた、基質タンパク質が細胞ルートで遭遇した分子および糖転移酵素を取り巻く分子に着目して、それらタンパク質の機能解析を引き続き実施する。

  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Identification of distinct N-glycosylation patterns on extracellular vesicles from small-cell and non?small-cell lung cancer cells2022

    • Author(s)
      Kondo Kiyotaka、Harada Yoichiro、Nakano Miyako、Suzuki Takehiro、Fukushige Tomoko、Hanzawa Ken、Yagi Hirokazu、Takagi Koichi、Mizuno Keiko、Miyamoto Yasuhide、Taniguchi Naoyuki、Kato Koichi、Kanekura Takuro、Dohmae Naoshi、Machida Kentaro、Maruyama Ikuro、Inoue Hiromasa
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 298 Pages: 101950~101950

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.101950

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cancer Malignancy Is Correlated with Upregulation of PCYT2-Mediated Glycerol Phosphate Modification of α-Dystroglycan2022

    • Author(s)
      Umezawa Fumiko、Natsume Makoto、Fukusada Shigeki、Nakajima Kazuki、Yamasaki Fumiya、Kawashima Hiroto、Kuo Chu-Wei、Khoo Kay-Hooi、Shimura Takaya、Yagi Hirokazu、Kato Koichi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 6662~6662

    • DOI

      10.3390/ijms23126662

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An embeddable molecular code for Lewis X modification through interaction with fucosyltransferase 92022

    • Author(s)
      Saito Taiki、Yagi Hirokazu、Kuo Chu-Wei、Khoo Kay-Hooi、Kato Koichi
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: 676~676

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03616-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] GALAXY ver3: updated web application for glycosylation profiling based on 3D HPLC map2022

    • Author(s)
      Yagi Hirokazu、Amagasa Eijiro、Shiota Masaaki、Yamada Issaku、Aoki-Kinoshita Kiyoko F、Kato Koichi
    • Journal Title

      Glycobiology

      Volume: 32 Pages: 646~650

    • DOI

      10.1093/glycob/cwac025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Performance Liquid Chromatography Mapping Method for the Structural Analysis of N-Glycans at the Molecular, Cellular, and Tissue Levels2022

    • Author(s)
      Saito Taiki、Yagi Hirokazu
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: - Pages: 19~30

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2635-1_2

  • [Presentation] 分子コードの導入による糖タンパク質の糖鎖修飾制御の条件検討2023

    • Author(s)
      金山大地,柘植信吾,齋藤泰輝,矢木宏和,加藤晃一
    • Organizer
      第18回 糖鎖科学中部拠点「若手の力」フォーラム
  • [Presentation] トーキョーウイルスのO型糖鎖の構造解析2023

    • Author(s)
      Jinbo Shim,矢木宏和,武村政春,横田育子,古川潤一,加藤晃一
    • Organizer
      第18回 糖鎖科学中部拠点「若手の力」フォーラム
  • [Presentation] 糖転移酵素のドメイン分類2023

    • Author(s)
      高木克樹,矢木宏和,加藤晃一
    • Organizer
      第18回 糖鎖科学中部拠点「若手の力」フォーラム
  • [Presentation] Glycan structure analysis of giant viruses and their host, acanthamoeba2023

    • Author(s)
      Jinbo Shim, Hirokazu Yagi, Masaharu Takemura, Ikuko Yokota, Jun-ichi Furukawa, and Koichi Kato
    • Organizer
      Symposium on Frontier Research for Disease-related Proteins and 2023 Korea-Japan Joint Meeting for Molecular Sciences
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidation of the mechanisms of protein glycosylation controlled by passport sequence2023

    • Author(s)
      Rio Nakano, Rino Yamada, Emiko Nishi, Taiki Saito, Kengo Inutsuka, Shungo Adachi, Takuro Tojima, Jun-ichi Furukawa, Rena Honda, Saeko Yanaka, Maho Yagi-Utsumi, Hirokazu Yagi, and Koichi Kato
    • Organizer
      Symposium on Frontier Research for Disease-related Proteins and 2023 Korea-Japan Joint Meeting for Molecular Sciences
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploration of the mechanisms underlying matriglycan elongation during T cell differentiation focusing on glycosyltransferases2023

    • Author(s)
      Mei Hoshina, Hirokazu Yagi, Maho Yagi-Utsumi, Satoshi Ishikawa, Shigeaki Hida, and Koichi Kato
    • Organizer
      Symposium on Frontier Research for Disease-related Proteins and 2023 Korea-Japan Joint Meeting for Molecular Sciences
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward elucidation of functional complex structure of ERGIC2023

    • Author(s)
      Kengo Inutsuka, Taiki Saito, Hirokazu Yagi, Maho Yagi-Utsumi, and Koichi Kato
    • Organizer
      Symposium on Frontier Research for Disease-related Proteins and 2023 Korea-Japan Joint Meeting for Molecular Sciences
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unraveling the Mechanisms of Protein-Specific Glycosylation by Golgi Apparatus Glycosyltransferases2023

    • Author(s)
      Hirokazu Yagi
    • Organizer
      International Symposium Beyond Organelle Zones
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パスポート配列による糖タンパク質の糖鎖修飾制御の分子機構2023

    • Author(s)
      中野里音,山 梨乃,西 栄美子,斎藤泰輝,犬塚健剛,足達俊吾,戸島拓郎,古川潤一,本田怜奈,谷中 冴子,矢木真穂,矢木宏和,加藤晃一
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会
  • [Presentation] T細胞分化に伴うマトリグリカンの伸長抑制機構の探査2023

    • Author(s)
      保科 明,矢木宏和,矢木真穂,石川 怜,肥田重明,加藤晃一
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会
  • [Presentation] 糖鎖構造解析を基軸とした糖鎖修飾の機能発現機構2022

    • Author(s)
      矢木宏和
    • Organizer
      第1回NCU-TUT先端医薬工学共同研究ラボラトリー研究会
  • [Presentation] ゴルジ体断片の分画に基づく糖転移酵素の局在解析2022

    • Author(s)
      山本 栞,齋藤泰輝,矢木宏和,加藤晃一
    • Organizer
      第68回 日本薬学会東海支部総会・大会
  • [Presentation] ゴルジ体のサブコンパートメントにおける糖転移酵素の局在2022

    • Author(s)
      矢木宏和,戸島拓郎,甲賀大輔,西 栄美子,齋藤泰輝,光山統泰,加藤 薫,加藤晃一
    • Organizer
      第31回 日本バイオイメージング学会学術集会
  • [Presentation] Promotion of sialylation of recombinant glycoprotein by tagging it with a specific sequence recognized by a cargo receptor complex2022

    • Author(s)
      Hirokazu Yagi, Rino Yamada, Shungo Adachi, Jun-ichi Furukawa, TaikiSaito, Kengo Inutsuka, Rio Nakano, Saeko Yanaka, Rena Honda, Kazuhiro Aoki, Takuro Tojima, Maho Yagi-Utsumi, and Koichi Kato
    • Organizer
      Sialoglyco2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 近接依存性標識を利用した糖転移酵素の細胞内局在の解析2022

    • Author(s)
      齋藤泰輝,足立俊吾,戸島拓郎,矢木宏和,加藤晃一
    • Organizer
      第41回 日本糖質学会年会
  • [Presentation] ジストログリカンの糖鎖伸長終結因子グリセロールリン酸によるがん悪性化機構2022

    • Author(s)
      矢木宏和
    • Organizer
      第41回 日本糖質学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 糖鎖修飾の違いがもたらすジストログリカンの機能の多様性2022

    • Author(s)
      矢木宏和
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
  • [Presentation] ゴルジ体断片の分画に基づく糖転移酵素の局在とその分子機構の解析2022

    • Author(s)
      山本 栞
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
  • [Presentation] タンパク質特異的な糖鎖修飾メカニズム2022

    • Author(s)
      矢木宏和
    • Organizer
      第19回 糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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