GPI側鎖の生合成機構及びその生理的意義の解明

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グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)アンカーは糖脂質による蛋白質の翻訳後修飾である。哺乳動物細胞のGPIには、種間で保存された基本構造に、さらにN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)から始まる糖鎖が側鎖として付加され、申請者はGalNAc側鎖合成に必須なGPI-GalNAc転移酵素(PGAP4と命名)をクローニングした。本研究は、1)PGAP4の機能に必要なパートナー分子の探索、2)PGAP4のGPI認識機構の解明、3)GPI側鎖の生理的意義の解明を目的とした。1)のために、マウス神経芽腫細胞株のNeuro2A細胞を用いた順遺伝学的スクリーニングを計画していた。しかし、予備的な実験により、PGAP4は単独でも機能しうることが示唆されたため、予定していたスクリーニングは実施しなかった。2)のために、PGAP4のアミノ酸配列を基に三次元立体構造モデルの作製を試みた。その結果、バクテリアのセルロース合成酵素を鋳型としてモデルを構築することができた。PGAP4は酵素活性ドメインと膜直上領域でGPIの糖鎖部位と結合し、膜貫通領域でGPIの脂質部位と結合することが示唆された。作成したモデルとセルロース合成酵素の立体構造を重ね合わせることで、PGAP4の活性中心と、供与基質である糖ヌクレオチドとの結合部位を見出した。この成果により、GPIにGalNAc側鎖が付加される詳細な分子メカニズムが明らかとなり、現在学術論文の投稿を計画している。3)のために、発生工学研究センターと共同で、PGAP4のアレルにEGFPをノックインしたPGAP4ノックアウトマウスを作製した。ノックアウトマウスはメンデルの法則に従って生まれてきた。EGFPを指標にPGAP4の組織発現分布を調べたところ、脳で強い発現が見られた。現在、理化学研究所のバイオリソースセンターと共同で表現系の解析に取り組んでいる。