分岐型糖鎖における分枝構造の非対称性の解析とその構造基盤

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25460054
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 山口 芳樹 独立行政法人理化学研究所, 糖鎖構造生物学研究チーム, チームリーダー (90323451)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 秀栄 独立行政法人理化学研究所, 杉田理論分子科学研究室, 研究員 (50390670)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: N型糖鎖 / バイセクトGlcNAc / レクチン / NMR / GnT-III / 分枝構造 / 相互作用 / CLEC-2

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、分枝型糖鎖の非対称性に着目して、その立体構造・ダイナミクス・相互作用を明らかにすることを目的とする。平成２６年度は以下のことを明らかにした。
１. 分岐形糖鎖の動的高次構造と相互作用解析：前年度に化学合成を達成したモデル糖鎖４種類を用いて、GnT-III(N-アセチルグルコサミン転移酵素III)との相互作用解析を行った。競合阻害アッセイを行った結果、GnT-IIIの基質認識はManβ1-4GlcNAc部分が重要であることが判明した。本研究で明らかになったGnT-IIIの構造要求性は特異的な阻害剤開発に対して基礎を与える。
２．分岐構造をもつ糖鎖のレクチンによる認識と機能発現機構の解明：分岐構造の特異的な認識機構を明らかにするため、ヒトCLEC-2レクチン受容体(CLEC-2)を対象として構造解析を行った。CLEC-2はC型レクチン受容体の１種であり、O-結合型糖鎖を豊富にもつポドプラニンを特異的に認識することが知られていたが、そのメカニズムは不明であった。CLEC-2の結晶構造解析の結果、CLEC-2は分岐型O-結合型糖鎖のひとつの枝のシアル酸残基と周辺のペプチドを同時に認識することで特異性・親和性を獲得していることが明らかになった。
３．気相電気泳動法による分岐型糖鎖の解析：気相電気泳動法は、気体との衝突断面積によって対象分子を分離する方法であり、実験的に得られる衝突断面積から立体構造との相関を議論することが可能である。ピリジルアミノ化した分岐型糖鎖60種類を準備し、気相電気泳動法によるデータを取得した。測定した分岐型糖鎖のうち質量が同じで構造が異なる異性体のペアにおいて衝突断面積が異なるものが存在することが判明した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定通り気相電気泳動法によるデータ取得を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

分岐構造をもつ糖鎖のNMRによる動的構造解析とレプリカ交換分子動力学計算による衝突断面積の算出を進める予定である。

Causes of Carryover

ＮＭＲ装置の故障により、修理費に当てるため前年度100万円分を今年度分から前借し、最終的な修理費とのバランス分が残高となった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度、主に消耗品に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Discovery, Primary and Crystal Structures, and Capacitation-Related Properties of a Prostate-Derived Heparin-Binding Protein WGA16 from Boar Sperm (2015)
  • Author(s): Garenaux, E., Kanagawa, M., Tsuchiyama, T., Hori, K., Kanazawa, T., Goshima, A., Chiba, M., Yasue, H., Ikeda, A., Yamaguchi, Y., Sato, C., and Kitajima, K.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 290(9) Pages: 5484-501
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.635268 jbc.M114.635268
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Self-Assembled, π-Stacked Complex as a Finely-Tunable Magnetic Aligner for Biomolecular NMR Applications (2015)
  • Author(s): Sato, S., Takeuchi, R., Yagi-Utsumi, M., Yamaguchi, T., Yamaguchi, Y., Kato, K., and Fujita, M.
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 51 Pages: 2540-3
  • DOI: 10.1039/C4CC09354B
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An aberrant sugar modification of BACE1 blocks its lysosomal targeting in Alzheimer’s disease (2015)
  • Author(s): Kizuka, Y., Kitazume, S., Fujinawa, R., Saito, T., Iwata, N., Saido, T. C., Nakano, M., Yamaguchi, Y., Hashimoto, Y., Staufenbiel, M., Hatsuta, H., Murayama, S., Manya H., Endo, T., and Taniguchi, N.
  • Journal Title: EMBO Mol Med. Volume: 7(2) Pages: 175-89
  • DOI: 10.15252/emmm.201404438
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In situ visualization of a glycoform of transferrin: localization of α2,6-sialylated transferrin in the liver. (2015)
  • Author(s): Matsumoto, Y., Saito, T., Hoshi, K., Ito, H., Kariya, Y., Nagae, M., Yamaguchi, Y., Hagiwara, Y., Kinoshita, N., Wada, I., Saito, K., Honda, T., and Hashimoto, Y.
  • Journal Title: J. Biochem, Volume: 157(4) Pages: 211-6
  • DOI: 10.1093/jb/mvu071
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Backbone 1H, 13C, and 13N resonance assignments of the Fc fragment of human immunoglobulin G glycoprotein (2014)
  • Author(s): Yagi, H., Zhang, Y., Yagi-Utsumi, M., Yamaguchi, T., Iida, S., Yamaguchi, Y., and Kato, K.
  • Journal Title: Biomolecular NMR Assignments Volume: 8(2) Pages: 383-6
  • DOI: 10.1007/s12104-014-9586-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Platform of C-type Lectin-like Receptor CLEC-2 for Binding O-Glycosylated Podoplanin and Nonglycosylated Rhodocytin (2014)
  • Author(s): Nagae, M., Morita-Matsumoto, K., Kato, M., Kaneko, MK., Kato, Y., and Yamaguchi Y.
  • Journal Title: Structure Volume: 22(12) Pages: 1711-21
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.09.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Different IVIG glycoforms affect in vitro inhibition of anti-ganglioside antibody-mediated complement deposition (2014)
  • Author(s): Sudo, M., Yamaguchi, Y, Spath, P.J., Matsumoto-Morita, K., Ong, B.K., Shahrizaila, N., and Yuki, N.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9(9) Pages: e107772
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0107772
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Site-Specific Classification of N -Linked Oligosaccharides of the Extracellular Regions of Fcγ Receptor IIIb Expressed in Baby Hamster Kidney Cells (2014)
  • Author(s): Kawasaki, N., Okumoto, T., Yamaguchi, Y., Takahashi, N., Fridman, Wolf-Herman, F., Sautes-Fridman, C., Yagi, H., and Kato, K.
  • Journal Title: J. Glycomics Lipidmics Volume: 4:116 Pages: 4-2
  • DOI: 10.4172/2153-0637.1000116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of N-glycan units for assessment of substrate structural requirements of N-acetylglucosaminyltransferase III (2014)
  • Author(s): Hanashima, S., Korekane, H., Taniguchi, N., and Yamaguchi, Y.
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Lett. Volume: 24(18) Pages: 4533-7
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.07.074
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interaction of platelet endothelial cell adhesion molecule (PECAM) with α2,6-sialylated glycan regulates its cell surface residency and anti-apoptotic role. (2014)
  • Author(s): Kitazume, S., Imamaki, R., Kurimoto, A., Ogawa, K., Kato, M., Yamaguchi, Y., Tanaka, K., Ishida, H., Ando, H., Kiso, M., Hashii, N., Kawasaki, N., and Taniguchi, N.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 289(40) Pages: 27604-13
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.563585
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Osteopontin O-glycosylation contributes to its phosphorylation and cell adhesion properties. (2014)
  • Author(s): Kariya, Y., Kanno, M., Matsumoto-Morita, K., Konno, M., Yamaguchi, Y., and Hashimoto, Y
  • Journal Title: Biochem J. Volume: 463(1) Pages: 93-102
  • DOI: 10.1042/BJ20140060
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The alpha helical region in p24γ2 subunit of p24 cargo receptor is pivotal for the recognition and transport of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins. (2014)
  • Author(s): Theiler, R., Fujita, M., Nagae, M., Yamaguchi, Y., Maeda, Y., and Kinoshita, T.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 289(24) Pages: 16835-43
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.568311
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural Basis for Multiple Sugar Recognition of Jacalin-Related Human ZG16p Lectin (2014)
  • Author(s): Kanagawa, M., Liu, Y., Hanashima, S., Ikeda, A., Chai, W., Nakano, Y., Kojima-Aikawa, K., Feizi, T., and Yamaguchi, Y.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 289(24) Pages: 16954-65
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.539114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural change of N-glycan exposes hydrophobic surface of human transferrin (2014)
  • Author(s): Nagae M., Morita-Matsumoto, K., Arai, S., Wada, I., Matsumoto, Y., Saito, K., Hashimoto, Y., and Yamaguchi, Y.
  • Journal Title: Glycobiology, Volume: 24(8) Pages: 693-702
  • DOI: 10.1093/glycob/cwu033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Binding assay between murine Dectin-1 and β-glucan/DNA complex with quartz-crystal microbalance. (2014)
  • Author(s): Mochizuki S., Morishita H., Adachi Y., Yamaguchi Y., and Sakurai K.
  • Journal Title: Carbohydr Res. Volume: 391 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.carres.2014.03.019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The indirect effect of bisecting GlcNAc on binding to PHA-E lectin: A possible role for conformer selection (2014)
  • Author(s): Yoshiki Yamaguchi
  • Organizer: 6th Asian Communmity of Glycoscience and Glycotechnology
  • Place of Presentation: University of Hyderabad （Hyderabad, India）
  • Year and Date: 2014-12-12
  • Invited
• [Presentation] 糖鎖のタンパク質による認識－構造生物学によるアプローチ (2014)
  • Author(s): 山口芳樹
  • Organizer: 第12回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学 （東京都）
  • Year and Date: 2014-12-05
  • Invited
• [Presentation] 糖鎖の立体構造とダイナミクス：機能との関係 (2014)
  • Author(s): 山口芳樹
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 （京都府）
  • Year and Date: 2014-10-17
• [Presentation] 糖鎖の構造と相互作用：構造生物学によるアプローチ (2014)
  • Author(s): 山口芳樹
  • Organizer: 神戸大学医学部学術講演
  • Place of Presentation: 神戸大学 （兵庫県）
  • Year and Date: 2014-10-16
  • Invited
• [Presentation] 糖鎖構造生物学における未解明問題への取り組み (2014)
  • Author(s): 山口芳樹
  • Organizer: NIRFプロジェクト第7回研究会
  • Place of Presentation: 一橋大学 （東京都）
  • Year and Date: 2014-08-30
  • Invited
• [Presentation] イオンモビリティーとLC-MSの組み合わせによる迅速な糖鎖異性体の同定 (2014)
  • Author(s): 山口芳樹
  • Organizer: MSフォーラム
  • Place of Presentation: 日本ウォーターズ （東京都）
  • Year and Date: 2014-07-22
  • Invited
• [Presentation] The effect of bisecting GlcNAc is indirect on binding to PHA-E lectin: A possible role for conformer selection (2014)
  • Author(s): Masamichi Nagae, Keisuke Soga, Kana Morita-Matsumoto, Shinya Hanashima, Akemi Ikeda, Kazuo Yamamoto and Yoshiki Yamaguchi
  • Organizer: RIKEN-Max Planck Joint Research Center for Systems Chemical Biology 3rd Annual Symposium
  • Place of Presentation: Max Planck (Kreuth, Germany)
  • Year and Date: 2014-05-22
  • Invited
• [Presentation] H/D exchange：Applications in NMR and MS (2014)
  • Author(s): Yoshiki Yamaguchi
  • Organizer: 第5回生体分子相互作用解析フォーラム ”HDX-MSワークショップ”
  • Place of Presentation: 日本ウォーターズ （大阪府）
  • Year and Date: 2014-04-22
  • Invited
• [Book] Glycoscience: Biology and Medicine Indirect detection of hydroxy proton exchange through deuterium-induced 13C-NMR isotope shifts (2014)
  • Author(s): Hanashima, S.and Yamaguchi, Y.
  • Total Pages: 1569(129-135
  • Publisher: Springer
• [Book] Adv Neurobiol Structural Analysis of oligosaccharides and glycoconjugates using NMR (2014)
  • Author(s): Yamaguchi, Y., Yamaguchi, T., and Kato, K.
  • Total Pages: 566(165-83)
  • Publisher: Springer