合成糖鎖の代謝取り込みを利用した好熱性古細菌における翻訳後修飾糖鎖の機能解析

利用合成糖链的代谢摄取对嗜热古菌中翻译后修饰的糖链进行功能分析

• 批准号: 20J20284
• 负责人: 平尾 宏太郎
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20284/
• 关键词: リン酸化; グリコシル化; イノシトール; N-グリカン; 超好熱菌; 好熱性古細菌

N結合型糖鎖（N-グリカン）は，タンパク質のアスパラギン側鎖に結合した翻訳後修飾糖鎖で，多くの生物に普遍的に存在し，様々な生命現象に関与する．本研究では，超好熱性古細菌 Thermococcus kodakarensisに着目し，そのN-グリカンの耐熱性への寄与を合成化学的なアプローチによって迫ることを目的とした．昨年度までに，合成N-グリカンを用いた構造解析の結果から，T. kodakarensisのN-グリカンの構成糖であるmyo-イノシトールリン酸の立体化学がL-myo-イノシトール-1-リン酸であることが示唆された．本年度は，L-myo-イノシトール-1-リン酸を有するN-グリカンを合成を達成した．さらに，NMR解析により，この合成糖鎖が単離糖鎖と良い相同性を示し，myo-イノシトール-1-リン酸の立体化学をL-myo-イノシトール-1-リン酸と確定した．本研究はT. kodakarensisのN-グリカンを天然構造に限らず，非天然構造，標識糖鎖の合成を供給できるため，糖鎖の耐熱性への寄与を，糖鎖構造に基づいて解析することを可能とする．糖鎖の機能を解析するためには，タンパク質との複合化が鍵となる．本研究では，T. kodakarensisの糖鎖生合成経路に着目し，合成糖鎖を代謝的に取り込ませることで生体内で糖鎖とタンパク質との複合化を計画した．ドリコールリン酸GalNAcはN-グリカンの生合成初期段階の中間体であり，N-アセチル部分へアジド基を導入することでプローブ化した生合成中間体を設計した．その合成では，亜リン酸化GalNに対し，ドリコールとのカップリング後，アジド基を導入し，達成した．本プローブ化糖脂質は，生細胞へ代謝的に取り込ませることでN-グリカンの生合成へ干渉し，合成糖鎖のタンパク質への付加を可能とする．

N连接的聚糖（N-聚糖）是结合到蛋白质天冬酰胺侧链的翻译后修饰的聚糖，并且在许多生物体中普遍存在，并且参与了各种生命现象。在这项研究中，我们专注于高疗法，柯达卡氏菌，旨在通过合成化学方法探索其N-聚糖对耐热性的贡献。直到去年，使用合成N-聚糖的结构分析表明，肌醇磷酸肌醇的立体化学是kodakarensis的组成糖，是L-myo-Inositol-1-磷酸盐。今年，合成了具有L-myo-肌醇1-磷酸的N-聚糖。此外，NMR分析表明，与孤立的糖链有关该合成糖链的良好同源性，并且肌醇1-磷酸的立体化学被证实为L-myo-Inositol-1-磷酸盐。这项研究旨在提供t. kodakarensis的N-糖果，不仅对其自然结构，而且为合成不自然和标记的糖链的合成，从而可以根据糖链结构分析糖链对耐热性的贡献。为了分析聚糖的功能，与蛋白质结合是关键。在这项研究中，我们专注于T. kodakarensis的聚糖生物合成途径，并计划通过将合成的聚糖融合来结合体内蛋白质与蛋白质。 Galnac Dorichol磷酸盐是N-聚糖生物合成的早期阶段的中间体，生物合成中间体的设计是通过将氮杂基团引入N-乙酰基部分中的。在此合成中，与dolicol联合后，将叠氮化物组引入亚磷酸化的galn。该探测的糖脂被代谢掺入活细胞中，这会干扰N-聚糖的生物合成，从而使合成的聚糖添加到蛋白质中。

项目成果

超好熱性古細菌Thermococcus kodakarensis由来N-グリカン:高度グリコシル化イノシトール 含有糖鎖の構造決定と合成

来自超嗜热古菌 Thermococcus kodakarensis 的 N-聚糖：高度糖基化的含肌醇糖链的结构测定和合成

• 发表时间: 2022
• 作者: ○小野晶子;竹島愛乃;崔宰熏;尾形慎;平井浩文;道羅英夫;河岸洋和;鈴木智大;○平尾宏太郎，真鍋良幸，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一
• 通讯作者: ○平尾宏太郎，真鍋良幸，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一

Synthetic study of N-glycan from hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis

超嗜热古菌Thermococcus kodakarensis N-聚糖的合成研究

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Hirao;Y. Manabe;I. Speciale;H. Atomi;A. Molinaro;C. De;Castro. K. Fukase
• 通讯作者: Castro. K. Fukase

Mechanistic Studies for the Rational Design of Multivalent Glycodendrimers

• DOI: 10.1002/chem.202201848
• 发表时间: 2022-08-31
• 期刊: CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL
• 影响因子: 4.3
• 作者: Manabe，Yoshiyuki;Tsutsui，Masato;Fukase，Koichi
• 通讯作者: Fukase，Koichi

Posttranslational glycan modification in Thermococcus kodakarensis: discovery and synthesis of myo-inositol containing N-glycan

Thermococcus kodakarensis 中的翻译后聚糖修饰：含有 N-聚糖的肌醇的发现和合成

• 发表时间: 2023
• 作者: Lin Wenwei;Zhou Xiang;Tang Wenxin;Takahashi Koji;Pan Xue;Dai Jiawei;Ren Hong;Zhu Xiaoyue;Pan Songqin;Zheng Haiyan;Gray William M.;Xu Tongda;Kinoshita Toshinori;Yang Zhenbiao;Kohtaro Hirao Yoshiyuki Manabe Koichi Fukase
• 通讯作者: Kohtaro Hirao Yoshiyuki Manabe Koichi Fukase

超好熱菌Thermococcus kodakarensis由来N-グリカンの単離・構造決定およびその合成

源自超嗜热菌 Thermococcus kodakarensis 的 N-聚糖的分离、结构测定和合成

• 发表时间: 2021
• 作者: 川本 弘樹;越水 正典;藤本 裕;浅井 圭介;○平尾宏太郎，真鍋良幸，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一
• 通讯作者: ○平尾宏太郎，真鍋良幸，跡見晴幸，Antonio Molinaro，Cristina De Castro，深瀬浩一