糖タンパク質モデル分子の分子設計と機能解析

糖蛋白模型分子的分子设计与功能分析

• 批准号: 03J09826
• 负责人: 立花 裕樹
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J09826/
• 关键词: 糖タンパク質; 不凍糖タンパク質; ムチン; NMR構造解析; AFGP

北極や南極周辺などの冷たい海に生息する一部の魚類は、その体液中に不凍糖タンパク質(Antifreeze Glycoprotein ; AFGP)と呼ばれる特殊な糖タンパク質を有しており、その働きにより、凍結することなく生息できる。これらのタンパク質群のうち、糖鎖を有する不凍糖タンパク質は、Ala-Thr-AlaからなるトリペプチドのThr残基側鎖に、Galβ1-3GalNAcαという糖鎖を有する糖ペプチドを基本単位とし、これが何度も繰り返された構造を有する規則配列性の糖タンパク質である(n=4-50)。当研究室では最近、不凍糖タンパク質の全合成に初めて成功した。本研究では、確立された合成法を応用し、天然型のAFGPとは異なる糖鎖やペプチド配列を有するAFGP類縁体を系統的に合成し、その活性測定やCDスペクトルによる2次構造の解析を行うことで、AFGPの(高次)構造と、機能との相関について、詳細な検討を行った。その結果、AFGPの活性発現には、1)糖ペプチドの繰り返し構造(最低2回の繰り返しが必要)、2)スレオニンに結合した糖鎖2位のアセトアミド基、3)糖鎖-スレオニン間のαグリコシド、4)スレオニン残基のγメチル基、といった構造が必須であり、どれかひとつ欠けても活性がなくなることを初めて明らかにした。さらに、CDスペクトルによる高次構造解析を行ったところ、活性を有した類縁体は全て同じスペクトルパターンを示し、ポリプロリンタイプIIヘリクッス様の左巻き3_1ヘリックスを形成していることが示唆された。一方、活性のなかった類縁体については一般に、このヘリックスが崩れたスペクトルパターン(不規則構造)を示した。これらの結果より、AFGPは、種々の構造的特徴を有することで、水溶液中で左巻きの3_1ヘリックスを形成しており、これにより、特異な活性が誘導されていると予測された。さらに、合成したAFGPのNMR構造解析をおこない、その立体構造を初めて明らかにした。その結果、CDスペクトルから予測された通り、左巻きの3_1ヘリックス構造をとっており、糖鎖が一方の面を、ペプチド側鎖のメチル基が反対側の面を向いた、両親媒性の分子であることが明らかとなった。この両親媒構造こそが、AFGPの氷晶成長阻害活性において、鍵となる構造であろうと考えられる。

Antifreeze Glycoprotein; AFGP) special sugar タンパク性を有しており, その働きにより, frozen することなく生生できる.これらのタンパク性组のうち、sugar locksを有する不frozen sugar タンパク性は、Ala- Thr-Ala からなるトリペプチドのThr residue side lock, Galβ1-3G alNAcαというsugar lockを有するsugarペプチドをbasic unit positionとし、これが多も粲The structure of されたをhas a regular arrangement of のsugar タンパク性である (n=4-50). Recently, the research laboratory has successfully synthesized the total synthesis of non-frozen sugar タンパクquality. In this study, we established the synthesis method of AFGP and the use of natural AFGP sugar locks and the AFGP-like compound system. Activity measurement includes analysis of the second structure of the CD structure, analysis of the structure of the AFGP (higher order), function related structure, detailed analysis of the structure.そのRESULT, AFGPのACTIVE 発appearには, 1)sugarペプチドの缲り回しstructural(minimum 2 timesの粲り回しがessential), 2)スレオニンに合したsugar lock 2-digit のアセトアミドbase, 3)sugar Lock - スレオニン间のαグリコシド、4)スレオニン residue のγメチルbase、といったstructure It's necessary to create a must-have, and it's a must-have activity.さらに、CDスペクトルによるHigher order structure analysisを行ったところ、Activityを有した縁体は全て同じスペクトルパターンを showed, ポリプロリンタイプII ヘリクッス様のleft volumeき3_1ヘリックスを form していることがshows instigation された. On one side, the active のなかったkind of body についてはgeneral に, the このヘリックスがcollapse れたスペクトルパターン (irregular structure) をshow した. The special features of the structure of これらのより, AFGPは, and species 々の are することで, and でleft巻きの3 in aqueous solution _1ヘリックスをformationしており,これにより, specificなactiveがinducingされているとpredictedされた.さらに, synthetic AFGPのNMR structural analysis をおこない, そのthree-dimensional structure をInitial めて明らかにした.そのRESULT, CDスペクトルから expected された通り, left巻きの3_1ヘリックスstructure をとっており, sugar lock が一Square の面を, ペプチドlateral lock のメチルbased がanti対lateral の面をoriented いた, 両philophilic molecule であることが明らかとなった.この両Pro-match structure こそが, AFGP のice crystal growth inhibitory activity において, key となるstructure であろうと卡えられる.

项目成果

Y.Tachibana: "Antifreeze Glycoproteins : Elucidation of the Structural Motifs That Are Essential for Antifreeze Activity"Angewandte Chemie International Edition. 43/7. 856-862 (2004)

Y.Tachibana：“抗冻糖蛋白：抗冻活性所必需的结构基序的阐明”Angewandte Chemie 国际版。