Page 1 Page 2 成 蹊 大 学王里 エ 学研 究 報 告 2

成 瞑 大 学 理 工学 研 究 報 告
J.Fac.Sci.Tech,SeikeiUniv.
Uo1.50Not(2013)pp109-112
(特 別 研 究 費 に 係 る 論 文)
小 胞 体 糖 鎖 プ ロセ シ ング に対 す る選 択 的 阻害
栗原
大 輝*1,平
野
真*2,戸
谷
希 一 郎*3
SelectiveInhibitionofOligosaccharideProcessingintheEndoplasmicReticulum
TaikiKURIBARA*',MakotoHIRANO*Z,KiichiroTOTANI*3
(ReceivedSeptember2Q2013)
1.は
じめ に
Gly-BoDIPY(図IB)は
以 前 に 化 学 合 成 した も の6)を
用
い た。
小 胞 体(ER)内
の 糖 タ ンパ ク 質 糖 鎖 は タ ンパ ク 質 品 質
A
管 理 の 制 御 タ グ と して 働 く こ と が 知 ら れ て い る1)。 と く
にMangGlcNAc2(M9)型ll糖
1)z)お
EDEM一
レ
FM-1
M86
よ びERdegradationenhancingmamosidase-like
protein(EDEM)3)に
は,重
AB
に 対 して,mamosidasel(M-
よ っ てMansGlcNAczを
C
要 な 意 味 を も つ(図IA)。Man8GlcNAc2型
パ ク 質 に は3種
TERfraction
生成 す る過 程
M9[
糖 タン
の 構 造 異 性 体 が 存 在 す る が,
ManssGlcNAcz(M8B)は
響之爺、
と 導 く シ グ ナ ル と し て 機 能 し,MansnGlcNAcz(M8A)お
糖 タ ンパ ク 質 を 分 解 工 程
BA
・:D-ManQ:D-GICNAc
へ と誘 導 す る シ グ ナ ル と して 機 能 す る 。 こ の よ う に
MansGlcNAcz糖
脅_、
M9:MangGlcNAcz
\1
M8A:ManegGlcNAcz
鎖 の 生 成 は 糖 タ ンパ ク 質 の運 命 を 司 る
M88:ManaaGlcNACz
選 別 工 程 と して 重 要 で あ る。
本 研 究 で は,前
翫
M8C:ManecGlcNAcz
述 の選 別 工 程 に対 す る様 々な マ ン ノ シ
ダ ー ゼ 阻 害 剤 の 効 果 を 検 証 し,各
ER:endoplasmicreticulum
EDEM:ERdegradationenhancing
阻 害 剤 のMansGlcNAcz
mannosidase-likeprotein
異 性 体 生 成 に 関 す る 選 択 性 を 評 価 した 。
2.実
・
くノ
当該 糖 タ ンパ ク質 を 分 泌 工 程 へ
よ びManscGlcNAcz(M8c)は
ぐ二黛
(二))Folded'
・
ミご ン 『
y]EDEM
㍉
M-1:ERmannosidaseI
験方法
B
Manai→2Mana1,6
本 研 究 で 阻 害 剤 と して 使 用
Mano1‐fi
Manai→2Mano1→3Manpt-4GICNACp1-4GICNAc-Gly-BODIPY
し たSwainsonine(SW),
Manni-2Manv1-2Manv1-3
Kifunensin(Kif),deoxymannojirimycin(DMT),
Tris(hydroxymethyl)aminomethane(Tris)お
MamostatinA(ManA)はSIGMA社
か ら 購 入
Mamoimidazole(Manlm)4)は
Williams博
よ
び
堵N訂
メ ル ボ ル ン 大 学 のSpencerJ.
GIy-BODIPY
日 本SLC社
図1本
博士前期課程
*z二 物 質 生 命 理 工 学 科
助教
*3二 物 質 生 命 理 工 学 科
准 教 授([email protected]
研 究 の 背 景A.糖
ク 質 の選 別B.合
経 由 で 凍 結 月刊 蔵 と し て 入 手 し た 。 基 質 と し て 用 い たM9一
*1二 理 工 学 研 究 科 理 工 学 専 攻
くNH
O
士 よ り ご 供 与 い た だ い た 。 マ ウ ス 月刊 蔵 はSAM
マ ウ ス 研 究 協 議 会 か ら 分 与 さ れ るSAMP65)を
OF-』-N
H
し た 。
2.1小
成糖 鎖 基 質 の構 造
胞 体 画 分 の抽 出
灌 流 処 理 を し たSAMP6マ
.seikei.ac.jp)
鎖 プ ロセ シ ン グ と糖 タ ンパ
ウ ス 肝 臓(0.5g)に
[0.25Msucrose,2mMEDTA,IOmMHEPES(pH7.2),5mM
一109一
緩衝液
Vo1.50No.2(201312)
成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告
2-mercaproethanolandproteaseinhibitorcocktail](5mL)を
A
None
加 えポ ッタ ー型 テ フ ロ ンホ モ ジ ェナ イ ザ ー を用 い て破 砕
し た(3ス
ト ロ ー ク,4。C)。
得 ら れ た 懸 濁 液 を4。Cで
10nMSW
900g(10min),5,000g(10m血),8,000g(10m血),20,000g
(120min)と
段 階 的 に遠 心
を400オLの
し,最
10nMKif
`o
a10NMManlm
tC
終 的 に得 られ た ペ レ ッ ト
可 溶 化 緩 衝 液[0.25Msucrose,2mMEDTA,
5mM2-mercaptoethanol,Proteaseinhibitorcocktailltab./50
lNMDMJ
mL(Roche),0.6%TritonX-100,10mMHEPES(pH7.4)]に
溶 解 し,小
1mMTris
胞 体 画 分 と した 。
1mMManA
0
2.2糖
全 量15オLの
B
よ び 阻 害 剤 を 緩 衝 液[10mMCaClz,0.6%
TritonX-100,10mMHEPES(pH7.4)]に
ICspforM-1(オM)
溶 解 し,37。Cで
間 プ レ イ ン キ ュ ベ ー ト し た 。こ の 溶 液 に 基 質 と して
M9-Gly-BODIPY(37.5pmol)を
液 を37。Cで30分
リ ル(100オL)を
を200オLま
間 イ ン キ ュ ベ ー ト後,ア
Kif
で 水 で 希 釈 し,反
た 生 成 物 量 か ら 反 応 の 阻 害 率 と50%阻
害 濃 度(ICs・)を
4.7
ManA
定 量 分 析 した 。得 ら れ
図2阻
算 出 した 。
M8A+M8C生
糖 鎖 プ ロ セ シ ン グ反 応 は,反 応30分
度 のM8糖
対す る
ぞ れM-1な
鎖 を 生 成 し,さ ら に 反 応 が 進 行 したM7-5糖
の 生 成 は 観 測 さ れ な か っ た 。 ま た 反 応 液 をHPLCで
す る とM8A+M8CとM8Bが
分離
の,そ
性 体 の 生 成 比B.M-1
対 す る 阻 害 剤 のC50
よ るM8B生
成 とEDEMに
そ の 結 果,SWとDMJは
い しEDEMを
低濃 度 で それ
選択 的 に 阻 害 す る もの
の 阻 害 能 はDMJの1/2500以
Manlmと
よ る
選 択 的 に阻 害 す る こ とが 分 か っ
た 。 一 方,TrisとManAはEDEMを
鎖
異 な る ピ ー ク と して 検 出 さ れ
zaa
成 に 対 す るICs。を 算 出 し,各 阻 害 剤 の 性 質 を
検 証 した(図2B)。
後 に お い て20%程
zoo
害 剤 の 選 択 性:A.M8異
た デ ー タ か らM-1に
小 胞 体 画 分 を 酵 素 源 と したM9-Gly-BoDIPYに
0,087
3400
お よ びEDEMに
験 結 果 と考 察
iio
>10000
Tris
応 の 進 行 度 合 い を高 速 液
0,032
55
DMJ
加 え て 反 応 を 停 止 した 。 反 応 液 の 全 量
iioo
o.oia
Manlm
セ トニ ト
ICsoforEDEM(uM)
<0 .01
SW
加 え,反 応 液 と した 。反 応
体 ク ロ マ トグ ラ フ ィ ー(HPLC)で
3.実
1
Glycanratio
反 応 液 を 以 下 の よ う に 調 製 した 。小 胞 体
画 分(45オg)お
30分
o.s
鎖 プ ロセ シ ング ア ッセ イ
下 で あ っ た 。Kifと
両 酵 素 に 対 して 阻 害 効 果 を 示 した が,と
く にKif
た 。 そ こ で,こ
の反 応 系 に種 々の マ ン ノ シ ダー ゼ 阻 害 剤
は 高 い 阻 害 能 を 有 す る こ と が 分 か っ た 。 総 合 す る とSW,
を 共 存 させ,糖
鎖 プ ロセ シ ン グ 反 応 を 行 っ た と こ ろ,M8
DMJ,Kifを
使 い 分 け る こ と に よ っ て,M-1の
異 性 体 の 生 成 比 率 が 阻 害 剤 に 依 存 して 変 化 す る こ と が 分
み,M-1とEDEMの
か っ た(図2A)。
が 可 能 で あ る と判 明 し た 。
こ の 結 果 か ら,と
く にSWはM8Bの
生成
を 選 択 的 に 阻 害 し,DMI,Tris,ManAはM8A+M8Cの
双 方 を 用 途 に よ っ て 阻 害 し分 け る こ と
こ の 阻 害 選 択 性 の 一 因 と して,M-1が
生成
阻 害 に 選 択 性 を 有 す る こ とが 明 らか とな っ た 。 現 状 の
て 末 端Man残
HPLC分
げ られ る。 通 常,糖
め,こ
離 条 件 で はM8AとM8Cの
分離は達成 できないた
り,多
れ らの 異 性 体 に対 す る阻 害 剤 の 選 択 性 は 不 明 で あ
る 。 し か し な が ら小 胞 体 内 でM8Aお
もEDEMに
よ びM8Cは,い
よ っ て 生 成 す る た め,M8A+M8Cの
に 効 果 を示 したDMI,Tris,ManAは,EDEMに
ずれ
生成 阻害
的 阻 害 剤 と 捉 え る こ と が で き る。一 方,M8BはM-1に
よっ
て 生 成 す る た め,そ
対す
の 生 成 を 抑 制 したSWは,M-1に
る 選 択 的 阻 害 剤 と な り う る。
そ こ で 次 に各 阻 害 効 果 の 濃 度 依 存 性 を 検 討 し,得
基 をIC4型
配 座 で 認 識 して い る7)こ と が 挙
鎖 末 端 のMan残
基 はQC1型
配座 で あ
基 質 認 識 様 式 は い ま だ に 不 明 で あ る が,そ
れ が 一 般 の マ ン ノ シ ダ ー ゼ の よ う にM-1と
異 な る な ら,
阻 害 選 択 性 を 説 明 す る 要 因 と な る。
本 研 究 で 見 出 し た 選 択 的 阻 害 剤 候 補 は,完
全 な選 択性
を 備 え て い る訳 で は な い 。 これ ら の 阻 害 剤 を 高 濃 度 で 添
加 し た 場 合,全
られ
遷 移状態 におい
く の マ ン ノ シ ダ ー ゼ 類 は こ の 配 座 の 基 質 を認 識 す
る。EDEMの
対 す る選 択
み,EDEMの
て の マ ン ノシ ダ ー ゼ 活性 が 一様 に阻 害 さ
れ て しま う。 しか しな が ら これ ら の 候 補 物 質 を 見 出 した
一--0一
成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告
点 は 意 義 が あ り,今 後,そ れ ぞ れ の 構 造 を基 に,選 択 性
を高 め た 阻 害 剤 の 合 成 に 繋 げ て 行 きた い 。
参考文献
)
1
R.Benyair,E.Ron,G.Z.Ledekremer,Int.RevCell.Mol.
Bid.2011,292,197-280.
)
2
D.S.Gonzalez,K.Kaエaveg,A.S.Uandersall-Naim,A.Lai,
K.W.MoremeqJ.Biol.Chem.1999,274,21375-86.
)
3
N.Hosokawa,L.O.Tremblay,B.Sleno,YKamiya,1.
Wada,K.Nagata,KKato,A.Herscovics,Glycobiology
2010,2Q567-75.
)
4
D.A.Kuntz,C.A.Tiding,S.G.Withers,D.R.Rose,
Biochemistry2005,47,10058-68.
) 6
)
5
T.Takeda,Neurobiol.Aging1999,2Q105-10.
K.Totani,YIhaエa,T.Tsujimoto,1.Matsuo,YIto,
Biochemistry2009,48,2933-40.
7)
F.Uallee,KKaravegA.Herscovics,K.W.Moremen,P.L.
Howell,J.Bid.Chem.2000,275,41287-98.
一--1一
Vo1.50No.2(2013.12)