糖鎖による情報積載の分子発達：糖タンパク質の機能と構造

糖鎖は細胞外情報伝達に重要な役割を果たしている。特に、ほ乳類においては、遺伝子上にコードされたアミノ酸配列の一次構造に依存した情報に加え、糖鎖付加による分子多様性を発達させたことで、細胞の機能分担が進み、高度な情報による細胞社会を実現したと考えられる。後に具体例を記すように、同一遺伝子を利用しつつ異なった糖鎖を付加することで独自の情報を担う絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)、遺伝子分子進化の結果、糖鎖付加を果たしたと考えられる成長ホルモン/プロラクチン遺伝子ファミリーに属する胎盤性ラクトジェン(PL)、また、分子内に多くの糖鎖付加部位を有し多機能で知られる白血病抑制因子(LIF)の例など、個体内での細胞間情報伝達分子としての糖鎖の発達が、より緻密な、そして多面的な細胞間情報伝達系の構築に不可欠であった様子が窺える。遺伝子やタンパク質がそれらを構成する基本単位(核酸4種類、アミノ酸20種類)の直線的な配列であるのに対して、糖鎖では分子内に複数の分岐点があるばかりでなく糖間の結合様式に立体化学的差異も存在する。したがって、糖鎖を情報伝達系に導入することで、分子にさらに多くの情報を積載することが可能となり、単純に標的細胞の機能のON/OFFを行うのではなく、どのようにON/OFFをおこなうのか、その強弱や時間的調節、および、他の細胞からの情報分子との相互作用による相互反応の閾値の調節までもその能力に盛り込み、細胞外情報伝達系が完成された、とも考えられる。本年度は本研究計画では、分子進化と糖鎖機能獲得の観点より、3種類の特徴のある代表的分泌糖タンパク質分子(eCG、PL、LIF)を中心に、cDNA突然変異誘発法による糖鎖付加部位のミュータント分子を利用した糖鎖機能の解析した。また、CD52やIL-8受容体N型糖鎖を化学合成した。

糖鎖は細胞外情報伝達に重要な役割を果たしている。特に、ほ乳類においては、遺伝子上にコードされたアミノ酸配列の一次構造に依存した情報に加え、糖鎖付加による分子多様性を発達させたことで、細胞の機能分担が進み、高度な情報による細胞社会を実現したと考えられる。後に具体例を記すように、同一遺伝子を利用しつつ異なった糖鎖を付加することで独自の情報を担う絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)、遺伝子分子進化の結果、糖鎖付加を果たしたと考えられる成長ホルモン/プロラクチン遺伝子ファミリーに属する胎盤性ラクトジェン(PL)、また、分子内に多くの糖鎖付加部位を有し多機能で知られる白血病抑制因子(LIF)の例など、個体内での細胞間情報伝達分子としての糖鎖の発達が、より緻密な、そして多面的な細胞間情報伝達系の構築に不可欠であった様子が窺える。遺伝子やタンパク質がそれらを構成する基本単位(核酸4種類、アミノ酸20種類)の直線的な配列であるのに対して、糖鎖では分子内に複数の分岐点があるばかりでなく糖間の結合様式に立体化学的差異も存在する。したがって、糖鎖を情報伝達系に導入することで、分子にさらに多くの情報を積載することが可能となり、単純に標的細胞の機能のON/OFFを行うのではなく、どのようにON/OFFをおこなうのか、その強弱や時間的調節、および、他の細胞からの情報分子との相互作用による相互反応の閾値の調節までもその能力に盛り込み、細胞外情報伝達系が完成された、とも考えられる。本年度は本研究計画では、分子進化と糖鎖機能獲得の観点より、3種類の特徴のある代表的分泌糖タンパク質分子(eCG、PL、LIF)を中心に、cDNA突然変異誘発法による糖鎖付加部位のミュータント分子を利用した糖鎖機能の解析した。また、CD52やIL-8受容体N型糖鎖を化学合成した。