Mutant alleles of EXT1 or EXT2, two members of the exostosin (EXT) gene family, are causative agents of hereditary multiple exostoses, and their gene products function together as a polymerase in the biosynthesis of heparan sulfate. EXTL2 is one of the three EXT-like genes homologous to tumor suppressor EXT gene family members and encodes an N-acetylhexosaminyltransferase. However, the role of EXTL2 in the biosynthesis of glycosaminoglycan (GAG) and the biological significance of EXTL2 were previously unclear. Our studies have revealed that EXTL2 controls GAG biosynthesis, and abnormal biosynthesis of GAGs due to the loss of EXTL2 affects pathological processes. In this minireview, we focus on the functional importance of EXTL2 in GAG biosynthesis and how decreased EXTL2 expression is involved in the progression of various diseases.

Emerging significance of carbohydrates in various biological processes has accelerated the development and application of carbohydrate-binding small molecules (lectin mimics). In the past three decades, tremendous progress has been seen in designing lectin mimics that can capture carbohydrates in aqueous media. The efforts to use carbohydrate-binding natural products in carbohydrate research have been also initiated in recent years. By focusing on the lectin mimics of synthetic and natural origins, this minireview outlines their molecular basis of carbohydrate recognition, and discusses their potential for application in carbohydrate research.

Glass transition is a phenomenon in which an amorphous phase undergoes an abrupt change in its thermodynamic properties at a certain temperature referred to as that material’s glass transition temperature (T_g). Recently, studies have been conducted on the glass transition of glycolipids, including carbohydrate-based surfactants, which have covalently linked sugar and hydrocarbon moieties. These are reported to form various phases such as the glassy lamellar gel (L_β) phases, glassy thermotropic liquid crystal (LC) phases like the fluid lamellar (L_α), hexagonal columnar (Col_h) and cubic LC phases, and glassy lyotropic LC phases such as L_α and cubic LC phases. In addition, the relationships between the structure of glycolipids, their LC phases, and T_g have been reported. Furthermore, the phase transition between L_α and L_β phases in the glassy state and the relaxation behavior of structural and thermodynamic parameters at glass transition have been investigated. These results reveal the universality of the glass transition phenomenon, as well as some properties specific to the glass transition of glycolipids. Several promising applications have been proposed for pharmaceutical fields. Future research is expected to shed light on the glass transition of glycolipids and glycans in biomembranes and their contribution to the expression of functions.

がん抑制遺伝子Exostosinファミリーメンバーに属するEXT1あるいはEXT2は、遺伝性多発性外骨腫の原因遺伝子であり、これらの遺伝子産物はヘパラン硫酸の合成に関わるポリメラーゼとしてはたらく。EXTL2はがん抑制遺伝子ファミリーメンバーに相同性を示す3つのEXT様（EXT-like）遺伝子の一つであり、N-アセチルヘキソサミン転移酵素をコードする。しかしながら、EXTL2がグリコサミノグリカン（GAG）の生合成に果たす役割についてもEXTL2の生物学的重要性についても長い間不明であった。著者らはEXTL2がGAG生合成を調節し、その制御の破綻が病態形成過程に関与することを明らかにした。本ミニレヴューでは、EXTL2によるGAGの生合成制御が機能的に重要である点について述べ、EXTL2の発現低下が様々な疾患の進展に関わる可能性を示したい。

糖鎖が多様な生命現象に関与していることが明らかになるにつれ、糖鎖の機能解析と応用研究に利用できる糖結合性低分子（レクチンミミック）の重要性が急速に高まっている。レクチンミミックの開発研究はこの30年間で著しく進展し、水中で糖と結合できる人工分子の分子設計法が次々と開発されている。さらに、糖に結合する天然物を糖鎖研究に利用する試みも近年進んでいる。本稿では、人工および天然由来のレクチンミミックに焦点を当て、それらの糖認識機構を概説するとともに、糖鎖研究への応用に向けた展望について論じる。

ガラス転移とは、非晶質相がガラス転移温度（T_g）と呼ばれる温度で急激に熱力学的特性が変化する現象である。近年、糖系界面活性剤を含める糖脂質のガラス転移に関する研究が広く展開され、様々な糖脂質の液晶（LC）相やそのガラス転移が報告されている。これまでにガラス性ラメラゲル（L_β）相や、流動性ラメラ相（L_α）、ヘキサゴナル相（Col_h）、キュービック相がガラス化したガラス性サーモトロピックLC相、そしてL_αやキュービック相がガラス化したガラス性リオトロピックLC相等が報告されている。また、ガラス状態の糖脂質LC中でのL_α–L_β間相変化現象や、糖脂質膜のガラス転移に伴う構造あるいは熱力学的パラメータの緩和挙動が確認されている。これらは、ガラス転移の普遍性と糖脂質のガラス転移の特異性を示している。糖脂質のガラス形成能は製剤への利用展開が提案されている。今後、生体膜中の糖脂質や糖鎖のガラス転移と機能発現への寄与解明が期待される。