In order to investigate the relationship between the function of a native glycoprotein and the structure of a sugar chain, it is important to obtain a protein that has a homogeneous glycan structure. Enzymatic methods using glycosyltransferases and glycoside hydrolases and organic chemical methods to achieve this are well established. Besides, methods utilizing sugar chains present in natural products have also been explored. In this mini review, the extraction, purification, and preparation of N-glycan from natural products (chicken eggs, edible bird’s nest, gingko nuts, and soybeans), from which the yields of the homogeneous glycans are easily available, are described in detail.

Although ABO blood group antigens are widely distributed on the surface of red blood cells and epithelial cells, and in secreted body fluids, the biological function of these antigens is not clearly elucidated. Von Willebrand factor (VWF), the molecular glue between platelets and injured vessels essential for the formation of thrombotic plugs, may shed a light on their function. VWF is a unique plasma protein carrying ABO blood group antigens. Blood group influences the plasma concentration of VWF, and its level in those of blood group O is about 25% less than in non-O groups. Blood group O individuals are less sensitive to thrombotic disorders such as cardiovascular disease than non-O individuals. However, among those of blood group O, there is a significant association with high mortality in severe trauma patients. The sensitivity of VWF toward ADAMTS13, a physiological VWF-cleaving proteinase in plasma, is higher in those of blood group O, suggesting the protective role of blood group sugar chains. Although the capping sialic acid residue of plasma glycoprotein has been considered as a negatively charged barrier to hydrolyzing enzymes such as proteinase, and the penultimate galactose residue, once exposed, functions as a clearance marker for asialo-glycoprotein receptor, ABO blood group sugar chains on VWF may function as a neutral sugar chain barrier protecting the glycoprotein.

The pathogenesis of depression remains unclear. Present diagnostic criteria for depression does not include any biological aspects. Although various serum and plasma proteins, such as neurotrophic factors and cytokines have been reported as candidate biomarkers of depression, these proteins have been analyzed only quantitatively. Moreover, a few clinical studies have been reported which consider glycosylation analysis in depression. Furthermore, a very few basic research work focus on analyzing glycans in case of depression. In this article, we review the recent findings in glycobiology, highlighting its potential as a biological marker of depression.

N- and O-arylated carbohydrates except for aryl glycosides are not found in nature. Therefore, based on their structure, these derivatives are expected as new functional molecules. However, the synthesis of arylated carbohydrates has not been thoroughly investigated and few studies have been reported their application. Hence, our research focused on the elucidation of the arylated carbohydrates function. Various N-arylated carbohydrates were synthesized using the Buchwald-Hartwig reaction, while O-arylated carbohydrates were obtained by employing hypervalent iodine reagents. Based on these compounds, we succeeded in developing novel fluorescently labeled glucose derivatives, aryl-based protecting groups, and a stereoselective glycosylation.

Glycosaminoglycans (GAGs), a group of structurally related acidic polysaccharides, are primarily present as glycan moieties of proteoglycans (PGs). The physiological functions of PGs depend on the interaction between the glycan moieties and proteins such as growth factors, chemokines, and adhesion molecules. For this reason, the sulfation pattern, the degree of epimerization, and the glycan moiety chain length impact their interactions with GAG-binding proteins. Although the structural changes in GAGs occur during the development and aging process, their detailed mechanisms are not fully understood. This review provides an overview of the heparan sulfate (HS)- and chondroitin sulfate (CS)-related gene expression at the transcriptional and translational level. In addition, it also describes the molecular mechanisms of the polyamine stimulation of glycosaminoglycan synthesis.

生体内の糖タンパク質機能と糖鎖の構造との関係を調べるためには、均一な糖鎖構造を持つタンパク質の入手が重要である。均一な糖鎖を得るためには、糖転移酵素や糖加水分解酵素を用いた手法や、有機化学的手法により調製することができる。一方で、天然物中に存在する糖鎖を活用する手法も検討されている。本稿では比較的入手が容易な天然物（鶏卵、ツバメの巣、ギンナン、大豆）に含まれる均一なN結合型糖鎖を調製した例について紹介する。

ABO血液型は赤血球をはじめ上皮細胞表面や分泌体液中に広く存在するが、その生理的な機能は明らかではない。出血時に血小板を傷口につなぎ止め、血栓形成を担うフォンウィルブランド因子（VWF）は、血液型糖鎖の機能解明に1つの鍵を与えている。VWFは血液型を持つ少数の血漿タンパク質の1つである。血液型はVWFの血中濃度に影響を及ぼし、O型では非O型に比べて25%ほど低い。また、O型は非O型に比べて虚血性心疾患や血栓性疾患になるリスクが低いが、その反面、救急搬送された患者では、O型で出血死のリスクが高いことが明らかになり、これらにVWFが関わる可能性が示唆されている。O型患者のVWFは生理的な切断酵素であるADAMTS13への感受性が高いことから、A型およびB型糖鎖がVWFを切断酵素から防御している可能性が考えられる。血漿タンパク質における糖鎖の役割としては、シアル酸残基がプロテアーゼなどの種々の加水分解酵素に対する保護作用を持つことや、続いて露出するガラクトース残基がアシアロ糖タンパク質受容体によるクリアランスマーカーとしての役割が考えられてきたが、血液型糖鎖が中性の保護基として機能する可能性が示され、VWFを通して血液型糖鎖の新たな役割の解明が期待される。

うつ病の病態は未だ不明の点が多く、うつ病の診断基準には客観的な検査所見が含まれていないのが現状である。うつ病の血清・血漿タンパク質のバイオマーカーについては、神経栄養因子やサイトカインなど様々な因子が報告されているが、定量的な解析に留まっており、糖鎖を含めた質的解析に踏み込んだバイオマーカー探索研究はほとんどない。また、うつ病の基礎研究においても同様であり、病態に関与すると考えられるタンパク質はいくつか同定されてきているものの、糖鎖について解析された研究は数少ない。本稿では最近の知見を紹介しながら、うつ病に対する糖鎖研究の可能性について論じたい。

アノマー位を除く糖類のアミノ基あるいはヒドロキシ基のアリール基による修飾は天然には存在せず、そういった化合物はその構造に基づいた新規な機能分子として期待される。しかしアリール化された糖類の合成法は少ないため、その構造を生かした研究はあまり進んでいない。そこで我々はアリール化された糖類の機能解明を目的として研究を行った。まずBuchwald-Hartwig反応を用いてN-アリール化糖類を、超原子価ヨウ素化合物を利用する反応を用いてO-アリール化糖類を合成した。これらの化合物を基盤として新規な蛍光標識グルコースの開発、アリール基を利用した保護基の開発、および立体選択的なグリコシル化へと展開することに成功した。

酸性多糖類であるグリコサミノグリカン （GAG）は、コアタンパク質と共有結合したプロテオグリカン （PG）として生体内に存在する。 PGの生物活性は、糖鎖とGAG結合タンパク質 （成長因子、ケモカイン、接着分子など）との相互作用に基づいている。そのため、GAG鎖の構造、すなわち硫酸化パターン、エピメル化および分子量はGAG結合タンパク質との相互作用に重要である。しかしながら、何故GAG鎖の構造が分化や老化に伴って変化するのか、その詳細なメカニズムはほとんど明らかとなっていない。本稿では、ヘパラン硫酸 （HS）およびコンドロイチン硫酸 （CS）関連遺伝子の転写および翻訳レベルでの発現制御について概説する。 さらに、ポリアミンによるGAG合成促進の分子メカニズムも紹介する。