Elucidation of physiological function of free N-glycans and application of the physiological function to development of biotechnology to control the plant development and growth

游离N-聚糖生理功能的阐明及其在控制植物发育和生长的生物技术开发中的应用

• 批准号: 20K05959
• 负责人: 木村 吉伸
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05959/
• 关键词: 遊離N-グリカン; PNGase; ENGase; タンパク質フォールディング; オーキシン; 細胞質PNGase; 酸性aPNGase; 糖鎖機能; 酸性aPNGase); ENGase); 小胞体関連分解（ERAD）; Arabidopsis thaliana; free N-glycan; plant oligosaccharide

小胞体中で生じたミスフォールド糖タンパク質は，細胞質に逆輸送され小胞体関連分解を受ける。ミスフォード糖タンパク質は，プロテアソーム分解に先立ちcytosolic PNGase による脱グリコシル化を受け，還元末端側にキトビオースを有するハイマンノース型遊離N-グリカン (GN2-HMT-FNGs) が生成し，次いでENGaseの作用により還元末端にGlcNAc１残基を有するGN1-HMT-FNGsがμM濃度で蓄積する。一方，細胞外液中には acidic PNGase により生成すると考えられる複合型遊離N-グリカン（GN2-PCT-FNGs）が存在する。植物の分化成長に関わるこれらFNGsの機能解明研究の一環として，令和4年度には分化成長中の植物細胞質及び細胞外液に存在するハイマンノース型及び複合型FNGsとオーキシン（インドール酢酸, IAA）と相互作用特性について，IAAの蛍光強度変動を指標として詳細な解析を行った。その結果，GN2-HMT及びGN2-PCT-FNGs は共に，数ミリモル濃度で濃度依存的にIAAの蛍光強度を低下させることが明らかとなり，これら植物に遍在するFNGsと相互作用することを明らかした。その一方で，GN1-FNGsはIAAとの相互作用がGN2-FNGsに比べて有意に低下することが分かった。しかしながら，N-アセチルキトオリゴ糖ではIAAとの相互作用は観察されないため，コアマンノシル構造と還元末端のN-アセチルキトビオース構造の両者がIAAとの相互作用に必要であることが明らかになった。既にトマト導管水中にGN2-PCT-FNGsが存在することを明らかにしているが，令和４年度には，師管液採取が容易なキョウチクトウの新茎を用いて，師管水中にもGN2-PCT-FNGsが存在することを明らかにした。

In the microsome, there is no change in the cytoplasm, and the cytoplasm is reverse transported and the microsome is related to decomposition. In the presence of N2-HMT-FNGs, N2-HMT-FNGs are formed at the terminal end of the reducing element, and GN1-HMT-FNGs are accumulated at the terminal GlcNAc1 residue of the reducing element. On the other hand, complex free N-terminal (GN2-PCT-FNGs) exist in extracellular fluid due to the formation of acidic PNGase. This is part of the research on the functional understanding of FNGs in plant differentiation and growth. Therefore, in 2014, due to the existence of Hainan-type and complex-type FNGs in the cytoplasm and extracellular fluid of plant cells during differentiation and growth and their interaction characteristics with oakisin (IAA), the change in the fluorescence intensity of IAA was analyzed in detail as an indicator. As a result, GN2-HMT and GN2-PCT-FNGs interact with each other in a concentration-dependent manner. The interaction between GN1-FNGs and IAA is intentionally lower than that between GN2-FNGs. The interaction between IAA and N-type structure is necessary for the interaction between IAA and N-type structure. The existence of GN2-PCT-FNGs in conduit water is now clear, and in 2004, it is easy to adopt GN2-PCT-FNGs in conduit water for new applications.

项目成果

遊離 N-グリカンとオーキシンとの相互作用

游离 N-聚糖和生长素之间的相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoko Miura;Nana Koyama;Naoko Crofts;Yuko Hosaka;Misato Abe;Naoko Fujita;堀口 星，前田 恵，木村吉伸
• 通讯作者: 堀口 星，前田 恵，木村吉伸

ゲノム編集による酸性ペプチド：N-グリカナーゼ（aPNGase）完全欠損トマトの構築とaPNGase活性測定系の改良

基因组编辑酸性肽：N-聚糖酶（aPNGase）完全缺失番茄的构建及aPNGase活性测定系统的改进

• 发表时间: 2021
• 作者: 井口夢香;山本千晴;前田恵;篠崎良仁;杉本貢一;江面浩;木村吉伸
• 通讯作者: 木村吉伸

酸性 PNGase/細胞質 PNGase 欠損 Arabidopsis thaliana の遊離糖鎖構造解析

酸性 PNGase/细胞质 PNGase 缺陷拟南芥中游离糖链的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇中野月音;クロフツ尚子;三浦聡子;保坂優子;石川匡子;藤田直子;奥村 陸，白井佐保子，前田 恵，梶浦裕之，三﨑 亮，藤山和仁，木村吉伸
• 通讯作者: 奥村 陸，白井佐保子，前田 恵，梶浦裕之，三﨑 亮，藤山和仁，木村吉伸

Improved Method for Preparation and Purification of Recombinant α-synuclein: High-mannose-type Free N-glycan 24 Prepared from an Edible Bean （Vigna angulari, Azuki bean） Inhibits α-synuclein Aggregation.

重组 α-突触核蛋白的制备和纯化的改进方法：从食用豆（绿豆、小豆）制备的高甘露糖型游离 N-聚糖 24 抑制 α-突触核蛋白聚集。

• DOI: 10.1093/bbb/zbac040
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biosci. Biotechnol. Biochem.
• 作者: Kosaka;S.;Katsube;M.;Maeda;M.;and Kimura;Y.
• 通讯作者: Y.

Improved assay system for acidic peptide: N-glycanase (aPNGase) activity in plant extracts.

改进的酸性肽检测系统：植物提取物中的 N-聚糖酶 (aPNGase) 活性。

• DOI: 10.1016/j.ab.2021.114367
• 发表时间: 2021
• 期刊: Analytical Biochemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: Chiharu Yamamoto;Mikako Ogura;Ryota Uemura;Maeda Megumi;Hiroyuki Kajiura;Ryo Misaki;Kazuhito Fujiyama;Yoshinobu Kimura
• 通讯作者: Yoshinobu Kimura