糖鎖と水の相互作用の解明を指向した糖タンパク質の精密化学合成

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糖鎖と水の相互作用について解明するために、水の凍結を阻害する活性(不凍活性)を有した糖タンパク質である、不凍糖タンパク質(AFGP)誘導体の精密化学合成とその機能解析を実施した。AFGPに付加した糖鎖構造のうち、我々は、これまでに不凍活性発現に必須であることが示されているN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)の役割を解明するための研究を遂行した。このGalNAc残基がもつ役割を解明するため、AFGPに付加したGalNAcの数を変えた誘導体及び、GalNAcの代わりに、GalNAcとは4位の水酸基の立体のみが異なるN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)を付加させた誘導体、計6種を化学合成により精密に作り分け、その機能解析を実施した。その結果、GalNAcの付加する数の減少に伴い、ペプチド鎖の運動性が上昇し、協奏的にAFGP固有の立体構造が崩れ、不凍活性が減少することを見出した。また、GalNAcの代わりにGlcNAcが付加した場合には、AFGP固有の立体構造は発現するものの、活性は低下してしまうことが明らかとなった。以上の結果から、各々のGalNAc残基がペプチド鎖の運動性を精密に制御し、立体構造と不凍活性を誘起させていることを初めて見出すことができた。また、GlcNAcというたった一カ所の水酸基の立体の違いが、明確に活性発現に影響したことから、単糖レベル、さらには、たった一カ所の水酸基の違いという分子レベルで、水との相互作用の仕方に違いが生じることが示唆された。