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Elucidation of molecular mechanisms of neuronal differentiation and search for molecular markers of neurodegenerative diseases by glycoproteomics.

通过糖蛋白组学阐明神经元分化的分子机制并寻找神经退行性疾病的分子标志物。

基本信息

批准号：
21H02617
负责人：
川崎ナナ
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、神経変性疾患などの診断法や治療法の開発に資する研究として、神経変性疾患モデル細胞を用いて、神経分化に伴う糖タンパク質の糖鎖修飾とその機能を解析し、神経変性疾患に係わる糖鎖の構造や糖鎖生合成酵素を明らかにすることである。令和３年度は、iPS細胞 (iPSC) 由来アルツハイマー病 (AD)モデル神経前駆細胞を入手し、神経分化のための条件検討を行った。また、O型糖鎖修飾タンパク質の網羅的定量解析法の開発を目標として、データ非依存的(DIA)-MSの最適化を検討した。さらに、神経分化に関与するN型糖鎖修飾の特定を目標として、我々が既に見出している神経特異的N型糖鎖BA2の構造形成に不可欠なBeta-1,4-Mannosyl-Glycoprotein 4-Beta-N-Acetylglucosaminyltransferase（タンパク質名：GnT3;遺伝子名：MGAT3）のsiRNAによるノックダウン実験を行い、MGAT3の発現低下により、細胞増殖が亢進され神経分化が抑制されることを見出した。令和４年度は、第一にO型糖鎖の中でも特にADとの関係が指摘されているOGlcNAc糖鎖修飾を網羅的に解析することを検討した。データ非依存的(DIA)-MSに必要なOGlcNAc糖鎖結合ペプチドのライブラリを構築し、DIA-MSによる定量を行うことで、神経分化に伴うOGlcNAc修飾の変化を解析できることを確認した。第二に、前年度、神経分化におけるMGAT3の重要性が明らかになったことを踏まえ、神経細胞分化に係わる糖鎖生合成酵素を網羅的に解析する方法の開発を検討した。超網羅的タンパク質ライブラリを構築し、DIA-MSを行うことで、神経分化では硫酸化へパラン硫酸合成酵素が大きく変動することを見出した。

The purpose of this study is to provide information for the development of diagnostic and therapeutic methods for neurodegenerative diseases, to elucidate the role of glycogen modification and glycogen synthesis enzymes in neurodegenerative diseases. In the third year, iPS cells (iPSC) were developed from a variety of diseases (AD), including neurogenesis and neurodifferentiation. The development of quantitative analysis method for O-type carbohydrate modification is discussed. Beta-1,4-Mannosyl-Glycoprotein 4-Beta-N-Acetylglucosaminyltransferase was found to be essential for the structural formation of neuro-specific N-type glycolock BA2.(Genome name: GnT3; Genome name: MGAT3) siRNAs were found to be active, MGAT3 expression was decreased, cell proliferation was increased, and neurodifferentiation was inhibited. The relationship between OGlcNAc and AD in the first and fourth year of this study was discussed. DIA-MS quantitative analysis and analysis of OGlcNAc modification are necessary for DIA-MS. The importance of MGAT 3 in the second and last years of neurodifferentiation was discussed. Methods for the analysis of glycogen synthase in the system of neurodifferentiation were developed. The structure of the enzyme, DIA-MS, and the activity of the sulfating enzyme in the brain are all revealed.