Trends in Glycoscience and Glycotechnology
Online ISSN : 1883-2113
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32 巻 , 185 号
選択された号の論文の12件中1~12を表示しています
ミニレビュー(英語)
  • Christopher J. Vavricka, Tatsuma Matsumoto, Hiromasa Kiyota
    2020 年 32 巻 185 号 p. E1-E5
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    Neuraminidase (NA) inhibitors are effective at treating and preventing infections caused by epidemic and pandemic influenza viruses. The first generation of influenza NA inhibitors were inspired by the structure of 2-deoxy-2,3-dehydro-N-acetylneuraminic acid, a putative oxocarbenium ion transition state analogue. As a next-generation approach to influenza NA inhibitor design, irreversible inhibitors targeting influenza NA Tyr406 are now being explored. After proving the concept that influenza NA can be irreversibly inhibited by difluorosialic acids, substitution of the anomeric carboxy group was examined as a second novel strategy. Anomeric sulfo analogues of sialic acid (N-acetylneuraminic acid, NANA) were thereby synthesized and found to inhibit influenza NA with higher potency relative to that of the corresponding anomeric carboxy and phosphono compounds, via enhanced electrostatic interactions with the NA active site triarginyl cluster. The combination of these two novel approaches is now being pursued to produce improved irreversible NA inhibitors.

  • Noriko Suzuki
    2020 年 32 巻 185 号 p. E7-E12
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    To explain the diverse structures, distributions, and properties of glycans, it is necessary to study them from various perspectives. Glycans with unusual structures in humans may be found in other species, and evolutionary analyses can provide insight into the significance of glycan diversity. For instance, (Galα1-4Gal)-bearing glycoprotein expression was initially reported in pigeons and a few additional animals. However, we demonstrated that the glycoproteins with Galα1-4Gal epitopes are expressed in many birds belonging to the main avian clade (Neoaves), accounting for 95% of modern birds. We cloned cDNAs of an α1,4-galactosyltransferase, which produce this carbohydrate antigens, from a pigeon liver cDNA library, and inferred how this glycans were acquired or lost during vertebrate evolution ranging from fish to birds and mammals, based on cDNA sequences and DNA databases. Since the Human Genome Project, the availability of whole genome sequence data has grown enormously, and the number and scope of target species has expanded. Combined with dramatically improved analytical techniques for glycans, it is possible to investigate the mechanism underlying glycan diversity and the roles of various glycans acquired during vertebrate evolution.

  • Shigeko Kijimoto-Ochiai
    2020 年 32 巻 185 号 p. E13-E19
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル オープンアクセス

    Subtraction of sialic acids from glycans on the cell surface is important for communication between immune cells. Therefore, I hypothesized that there must be a sialidase that acts on immune cells in physiological conditions, that is, at neutral pH. Such a sialidase was examined using mouse immune tissues: the thymus, spleen and lymph node. We observed higher sialidase activity at neutral pH than acidic pH in the crude membrane fraction from the thymus but not in spleen or lymph node tissues. There is no such property among the four kinds of sialidases that have been cloned from vertebrates. We tried to clarify the true nature of the enzyme, and found NEU2-like sialidase-positive cells in the thymus histochemically using 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-α-D-N-acetylneuraminic acid and named them Neu-medullocytes. Recently, we showed that Neu-medullocytes are CD5 positive B cells (B-1 cells), and some of them express the transcription factor autoimmune regulator (AIRE). Thus, the physiological function of these cells is probably to act as antigen-presenting cells that present carbohydrate antigens, as is characteristic of B-1 cells, during negative selection step in the thymus. The absence of autoantibodies against self-carbohydrate antigens such as blood type can be explained by the existence of these cells.

  • Ryuichiro Suzuki, Eiji Suzuki
    2020 年 32 巻 185 号 p. E21-E30
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル オープンアクセス

    Brancihing enzymes (BEs) catalyze the transglycosylation reactions to form a new branching point consisting of an α-1,6-glucosidic linkage by cleaving an α-1,4-glucosidic linkage of an α-glucan chain. BEs are ubiquitous throughout the prokaryotes but are only found in limited taxa in the eukaryotes. Prokaryotic and eukaryotic BEs are classified into distinct families based on similarities in their primary structures. Land plants have multiple BE isoforms, whose function in vivo has been identified using mutants. Recent studies have revealed that plant BEs form protein–protein complexes with related enzymes involved in α-glucan metabolism in vivo. Although their biological significance is unclear, it is proposed that they are essential for efficient amylopectin biosynthesis. Crystal structures of BEs from eukaryotes (rice and human) are now available. These two structures have the same domain organization, containing a catalytic domain common to all members of glycoside hydrolase family 13. Recently, the authors have reported the structures of BE from a cyanobacterium (a photosynthetic prokaryote) in complex with maltooligosaccharides at the active site. On the other hand, little is known about the structure–function relationship of eukaryotic BEs. This review describes recent progress in research on the structure and function of eukaryotic BEs.

グライコデビュー(英語)
  • Taiki Kuribara
    2020 年 32 巻 185 号 p. E31-E34
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    Glycoproteins are synthesized in the endoplasmic reticulum (ER). Glycan structures on the glycoprotein function as folding, secretion, and degradation signals. Especially in the sorting step of glycoproteins, mannose trimmings of Man9GlcNAc2 (M9) mediated by α1,2-mannosidases in the ER are involved in secretion and degradation. Several glycan isomers produced through the sorting process are assumed to be secretion and degradation signals. However, it is unclear whether these mannose trimmings occurred regioselectively or randomly. To answer this question, we found selective inhibitors of the production of secretion and degradation signals, respectively. With these selective inhibitors, mannose trimming pathway analysis was carried out. The pathway analysis results indicate that two independent mannose trimming pathways exist in the ER.

グライコトピック(英語)
ミニレビュー(日本語)
  • ヴァヴリッカ クリストファー J., 松本 達磨, 清田 洋正
    2020 年 32 巻 185 号 p. J1-J5
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    ノイラミニダーゼ(NA、シアリダーゼ)阻害剤は、急性感染症であるインフルエンザの治療や予防に有効である。その第一世代型は、シアル酸(N-アセチルノイラミン酸、NANA)から生じる推定オキソカルベニウムイオン遷移状態のアナログ2-デオキシ-2,3-デヒドロ-N-アセチルノイラミン酸(Neu5Ac2en、DANA)から展開したものであった。次世代型へのアプローチとして、NAのTyr406残基との共有結合形成による不可逆的阻害剤の開発が進められている。そして、2α,3(a)-ジフルオロシアル酸がインフルエンザNAを不可逆的に阻害することがわかって以来、NA活性中心の三つのArg残基と静電的に相互作用するアノマー位カルボキシ基の置換が検討されてきた。より負に帯電するよう設計合成されたアノマー位スルホ基アナログは、相当するカルボキシ基アナログやホスホノ基アナログに比べ、強くインフルエンザNAを阻害した。これら二方面からのアプローチの組合わせにより、強力な不可逆的NA阻害剤の創出が試みられている。

  • 鈴木 詔子
    2020 年 32 巻 185 号 p. J7-J12
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    多様な構造、分布、性質をもつ糖鎖が存在する理由を解明するためには、多様な方向から研究を進める必要がある。ヒトには発現していない一風変わった構造をもつ糖鎖であっても、実は自然界にはありふれて存在しているかもしれない。現在のヒトの持つ糖鎖の構造も、生物の進化・多様化の歴史から再考すれば、違った側面から理解できる。Galα1-4Galをもつ糖タンパク質は、当初、ハトや一部の生物にのみ発現が報告されていた。しかし、鳥類の系統発生と比較すると、現生鳥類の95%を占める主要グループ(Neoaves)に属する鳥類では、その多くにこの糖タンパク質糖鎖が発現している。この糖鎖抗原を生成するα1,4-ガラクトース転移酵素のcDNAをハトの肝臓からクローニングした。得られた配列を基にDNAデータベースを用いることで、魚類から鳥類・哺乳類に至る脊椎動物の進化においてこの糖鎖遺伝子がどのように獲得または喪失されたか推測することが可能になった。ヒトゲノムプロジェクト後にも引き続き膨大化している全ゲノム解析のデータは、留まるところを知らず対象となる生物種数と範囲の拡大を続けている。飛躍的に向上した糖鎖の解析技術と相俟って、生物の進化の過程で多様な糖鎖の獲得されたメカニズムとその役割を、糖鎖構造とゲノムの両面から大規模に探る新たな研究領域が開拓される日は近い。

  • 落合(雉本) 滋子
    2020 年 32 巻 185 号 p. J13-J18
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル オープンアクセス

    細胞膜上のシアル酸の着脱は、細胞間連携の多い免疫細胞にとって大切である。免疫細胞上に中性で働く膜結合性のシアリダーゼが存在すると想定し、マウス免疫組織を調べた結果、胸腺が高い活性を示した。しかし、脊椎動物からクローニングされた4種のシアリダーゼ(NEU1, 2, 3, 4)には、膜結合性で、中性の活性が酸性より高い酵素の報告はない(NEU2は中性活性が高いが、可溶性)。この胸腺酵素の本体を明らかにすべく、私の「マウス胸腺シアリダーゼ研究」は始まった。これは、幾つかの偶然に導かれて、胸腺という魅力的で奥深いジャングルに踏み迷い、最近少し光を見つけた報告である。NEU2様シアリダーゼ活性を強く示す細胞を、マウス胸腺で組織化学的に同定し、Neu-medullocyteと名付けた。それはCD5陽性のB細胞(B-1細胞)であり、その一部は、自己免疫抑制因子(autoimmune regulator)AIREを発現していた。その機能は、おそらく、胸腺でのT細胞の「負の選択段階」で、B-1細胞の特徴である糖鎖抗原を提示する細胞として働き、抗原提示細胞の多様性に寄与していると考えられる。血液型物質のような自己糖鎖抗原に対して自己抗体ができないことが説明できる。今後の課題と共に紹介する。

  • 鈴木 龍一郎, 鈴木 英治
    2020 年 32 巻 185 号 p. J19-J28
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル オープンアクセス

    枝作り酵素(BE)はα-グルカンのα-1,4-グルコシド結合を切断し、転移反応によってα-1,6-グルコシド結合から成る分岐の形成を触媒する。BEの分布(α-グルカン代謝)は、原核生物では普遍的である。一方真核生物では、一部の分類群に限定される。原核生物由来および真核生物由来BEは、一次構造類似性に基づいてそれぞれ別のサブファミリーに分類されている。陸上植物は複数のアイソザイムを有しており、これらのin vivoでの機能が変異体解析によって解明されている。最近の研究から植物由来のBEは、in vivoで他のα-グルカン生合成関連酵素と相互作用し、タンパク質–タンパク質複合体を形成することがわかってきた。この複合体形成はアミロペクチンの効率的な生合成に重要であると提案されているが、意義は未解明である。真核生物では、イネとヒト由来BEについて、結晶構造が明らかにされている。両者は同一のドメイン構成から成り、糖質加水分解酵素ファミリー13に共通した触媒ドメインを有している。最近、筆者らはシアノバクテリア(光合成原核生物)由来BEについて、活性中心にマルトオリゴ糖が結合した状態の結晶構造を報告した。一方、真核生物由来BEの構造機能相関は、未だ解明されていないのが現状である。本稿では真核生物由来BEに焦点を絞って、機能と高次構造について概説する。

グライコデビュー(日本語)
  • 栗原 大輝
    2020 年 32 巻 185 号 p. J29-J32
    発行日: 2020/01/25
    公開日: 2020/01/25
    ジャーナル 認証あり

    小胞体において新生される糖タンパク質は、タンパク質上の糖鎖構造がシグナルとなり折りたたみ、分泌、分解が制御されている。特に、糖タンパク質の分泌および分解選別の過程においては、Man9GlcNAc2(M9)の小胞体α-1,2-マンノシダーゼ類による4か所のα-1,2-マンノシド結合の切断が関連すると判明している。この過程で産生されるいくつかの糖鎖異性体に、糖タンパク質の分泌あるいは分解シグナル機能が想定されているが、小胞体マンノシダーゼ類によるマンノース切断が位置選択的もしくはランダムであるかは不明である。この問題に対して、我々は小胞体マンノシダーゼ類の選択的阻害剤を見出し、分泌シグナルおよび分解シグナル産生の制御に成功した。さらに、選択的阻害剤存在下における全マンノース切断経路解析から、2つの独立したマンノース切断経路の存在を明らかにした。

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