2024/10/19 更新

写真a

コンドウ ユウジ
近藤 裕史
KONDO Yuji
所属
糖鎖生命コア研究所 統合生命医科学糖鎖研究センター 分子生理・動態部門 講師
大学院担当
大学院医学系研究科
大学院医学系研究科
職名
講師

学位 1

  1. 医学博士 ( 2010年3月   名古屋大学 ) 

 

論文 18

  1. Innate Immune Sensing of Lysosomal Dysfunction Drives Multiple Lysosomal Storage Disorders

    Kondo Y.

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   36 巻 ( 212 ) 頁: E78 - E78   2024年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:FCCA(Forum: Carbohydrates Coming of Age)  

    Lysosomal storage diseases (LSDs) are rare monogeneic disorders caused by mutations in over 60 lysosomal components. These mutations cause neurological and motor symptoms due to lysosomal dysfunction, and as of yet, no fundamental treatment is available. Here, a new study has unveiled a shared pathogenetic basis for various LSDs and proposed a novel treatment option (original article [Wang et al. (2024) Nat. Cell Biol. 26, 219–234]). Lysosomes hydrolyze proteins, lipids, carbohydrates, and nucleic acids that are no longer required by cells. Abnormalities in the function of hydrolases or in the mannose 6-phosphate modification of hydrolases, which is the selective transport mechanism to lysosomes, cause lysosomal dysfunction and accumulation of undigested macromolecules in lysosomes. For example, Sandhoff disease, in which Hexb gene mutations lead to the accumulation of the acidic glycolipid GM2/GD2, and Fabry’s disease, in which mutations in the Gla gene cause the accumulation of the neutral glycolipid Gb3. Therapies for the disease include enzyme replacement therapy, substrate depletion therapy, and symptom reduction therapy. However, high medical costs and lack of efficacy pose major problems. Additionally, due to its rarity, research and development targeting individual LSDs have lagged. Thus, exploring a shared pathogenetic basis for various LSDs is important for the development of novel therapies.

    DOI: 10.4052/tigg.2411.6e

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    CiNii Research

  2. 自然免疫系によるリソソーム機能不全の検知がリソソーム蓄積病における神経機能異常の分子基盤である

    近藤 裕史

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   36 巻 ( 212 ) 頁: J80 - J80   2024年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:FCCA(Forum: Carbohydrates Coming of Age)  

    DOI: 10.4052/tigg.2411.6j

    CiNii Research

  3. Site-1 Protease Deficiency Causes Human Skeletal Dysplasia

    Kondo Y., Jing W., Xia L.

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   36 巻 ( 210 ) 頁: E17 - E20   2024年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:FCCA(Forum: Carbohydrates Coming of Age)  

    Mannose-6-phosphate (M6P) is a posttranslational modification on N-linked glycans on lysosomal hydrolases in the Golgi apparatus, which is required for selective transport of lysosomal hydrolases from the Golgi apparatus to lysosomes via M6P recep-tors. Defects in M6P modification by genetic manipulations or in hereditary genetic disorders result in abnormal extracellular secre-tion of lysosomal hydrolases and are thus the basis of the pathogenesis of lysosome storage diseases. N-acetylglucosamine (GlcNAc)-1-phosphotransferase, an enzyme catalyzing M6P modification, is synthesized as an inert form that requires proteolytic activation by the Golgi-localized protease, site-1 protease (S1P). S1P, encoded by membrane-bound transcription factor peptidase, site 1 (MBTPS1), is ubiquitously expressed and functions sequentially with the site-2 protease to proteolytically activate unique membrane-bound latent transcription factors in the Golgi apparatus. These transcription factors include sterol regulatory element-binding protein required for inducing lipogenesis, and activating transcription factor 6 required for inducing endoplasmic reticulum stress-related unfolded protein response. Since we reported the first patient with MBTPS1 pathogenic variants who has congenital skeletal dysplasia due to compound endoplasmic reticulum and lysosomal dysfunctions, there have been a few reports regarding novel MBTPS1 variants worldwide. Here we overview genotype-phenotype relationships in so far reported patients with MBTPS1 variants.

    DOI: 10.4052/tigg.2309.1e

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    CiNii Research

  4. Site-1 protease欠損はヒト骨格形成不全を引き起こす

    近藤 裕史, Jing Wei, Xia Lijun

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   36 巻 ( 210 ) 頁: J17 - J20   2024年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:FCCA(Forum: Carbohydrates Coming of Age)  

    <p>マンノース-6-リン酸(M6P)修飾は、ゴルジ体のリソソーム酵素上の<i>N</i>-結合型糖鎖に見られる翻訳後修飾であり、M6P受容体を介してリソソームへの選択的輸送に必要である。M6P修飾の遺伝的欠損は、リソソーム酵素の細胞外分泌をもたらし、リソソーム蓄積病の発生基盤となる。M6P修飾酵素である<i>N</i>-アセチルグルコサミン(GlcNAc)-1-リン酸転移酵素は不活性型として合成され、ゴルジ体に局在するsite-1 protease (S1P)(<i>MBTPS1</i>遺伝子にコードされる)による切断活性化を必要とする。小胞体とリソソームの複合機能障害に基づく先天性骨格形成不全を有する最初のヒト<i>MBTPS1</i>変異体が報告されて以来、世界中から新たな<i>MBTPS1</i>変異体の報告が相次いでいる。そこで、これまでの<i>MBTPS1</i>変異体を概説する。</p>

    DOI: 10.4052/tigg.2309.1j

    CiNii Research

  5. Efficient Escorting Strategy for Aggregation-Prone Notch EGF Repeats with Sparcl1

    Kondo, Y; Li, YX; Okajima, T

    MOLECULES   29 巻 ( 5 )   2024年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Molecules  

    Epidermal growth factor (EGF) repeats are present in various proteins and form well-defined structures with three disulfide bonds. One representative protein is the Notch receptor. Each EGF repeat contains unique atypical O-linked glycans, such as O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc). To generate a monoclonal antibody against the O-GlcNAc moiety in mouse Notch1, we expressed the recombinant C-terminal His6-tagged Notch1 EGF14-15 protein in HEK293T cells to prepare the immunogen. Most of the proteins were not secreted and showed higher molecular weight ladders in the cell lysate, suggesting protein aggregation. To overcome this issue, we fused Sparcl1 as an extracellular escorting tag to the N-terminus of Notch1 EGF14-15. The fusion protein was efficiently secreted extracellularly without protein aggregates in the lysates. Following PreScission protease treatment, Notch1 EGF14-15 was efficiently released from the escorting tag. Notch1 EGF14-15 prepared using this method was indeed O-GlcNAcylated. The optimal length of the escorting tag was determined by generating deletion mutants to improve the extracellular secretion of EGF14-15. Hence, a large amount of EGF14-15 was successfully prepared from the culture supernatant of HEK293T cells, which were otherwise prone to aggregation.

    DOI: 10.3390/molecules29051031

    Web of Science

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    PubMed

  6. Novel GNE missense variants impair de novo sialylation and cause defective angiogenesis in the developing brain in mice

    Huang, LL; Kondo, Y; Cao, LJ; Han, JJ; Li, TY; Zuo, B; Yang, F; Li, Y; Ma, ZN; Bai, X; Jiang, M; Ruan, CG; Xia, LJ

    BLOOD ADVANCES   8 巻 ( 4 ) 頁: 991 - 1001   2024年2月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Blood Advances  

    Glucosamine (UDP-N-acetyl)-2-epimerase and N-acetylmannosamine (ManNAc) kinase (GNE) is a cytosolic enzyme in de novo sialic acid biosynthesis. Congenital deficiency of GNE causes an autosomal recessive genetic disorder associated with hereditary inclusion body myopathy and macrothrombocytopenia. Here, we report a pediatric patient with severe macrothrombocytopenia carrying 2 novel GNE missense variants, c.1781G>A (p.Cys594Tyr, hereafter, C594Y) and c.2204C>G (p.Pro735Arg, hereafter, P735R). To investigate the biological significance of these variants in vivo, we generated a mouse model carrying the P735R mutation. Mice with homozygous P735R mutations exhibited cerebral hemorrhages as early as embryonic day 11 (E11), which subsequently progressed to large hemorrhages in the brain and spinal cord, and died between E11.5 and E12.5. Defective angiogenesis such as distended vascular sprouts were found in neural tissues and embryonic megakaryocytes were abnormally accumulated in the perineural vascular plexus in mutant mouse embryos. Furthermore, our in vitro experiments indicated that both C594Y and P735R are loss-offunction mutations with respect to de novo sialic acid biosynthesis. Overall, this study reveals a novel role for GNE-mediated de novo sialic acid biosynthesis in mouse embryonic angiogenesis.

    DOI: 10.1182/bloodadvances.2023011490

    Web of Science

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    PubMed

  7. The lipid globotriaosylceramide promotes germinal center B cell responses and antiviral immunity

    Sharma, P; Zhang, XL; Ly, K; Zhang, YX; Hu, Y; Ye, AY; Hu, JQ; Kim, JH; Lou, MM; Wang, C; Celuzza, Q; Kondo, Y; Furukawa, K; Bundle, DR; Furukawa, K; Alt, FW; Winau, F

    SCIENCE   383 巻 ( 6684 ) 頁: 720 - 734   2024年2月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Science  

    Influenza viruses escape immunity owing to rapid antigenic evolution, which requires vaccination strategies that allow for broadly protective antibody responses. We found that the lipid globotriaosylceramide (Gb3) expressed on germinal center (GC) B cells is essential for the production of high-affinity antibodies. Mechanistically, Gb3 bound and disengaged CD19 from its chaperone CD81, permitting CD19 to translocate to the B cell receptor complex to trigger signaling. Moreover, Gb3 regulated major histocompatibility complex class II expression to increase diversity of T follicular helper and GC B cells reactive with subdominant epitopes. In influenza infection, elevating Gb3, either endogenously or exogenously, promoted broadly reactive antibody responses and cross-protection. These data demonstrate that Gb3 determines the affinity and breadth of B cell immunity and has potential as a vaccine adjuvant.

    DOI: 10.1126/science.adg0564

    Web of Science

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    PubMed

  8. Inhibitory machinery for the functional dystroglycan glycosylation

    Kondo, Y; Okajima, T

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   173 巻 ( 5 ) 頁: 333 - 335   2023年5月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of Biochemistry  

    Dystroglycan (DG), a muscular transmembrane protein, plays a critical role in transducing extracellular matrix-derived signals to the cytoskeleton and provides physical strength to skeletal muscle cell membranes. The extracellular domain of DG, α-DG, displays unique glycosylation patterns. Fully functional glycosylation is required for this domain to interact with components of extracellular matrices, including laminin. One of the unique sugar compositions found in such functional glycans on DG is two ribitol phosphates that are transferred by the sequential actions of fukutin (FKTN) and fukutin-related protein (FKRP), which use CDP-ribitol as a donor substrate. These are then further primed for matriglycan biosynthesis. A recent in vitro study reported that glycerol phosphate could be similarly added to α-DG by FKTN and FKRP if they used CDP-glycerol (CDP-Gro) as a donor substrate. However, the physiological relevance of these findings remains elusive. Imae et al. addressed the knowledge gap regarding whether CDP-Gro is present in mammals and how CDP-Gro is synthesized and functions in mammals.

    DOI: 10.1093/jb/mvad003

    Web of Science

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    PubMed

  9. Signaling domains of cancer-associated glycolipids

    Furukawa, K; Ohmi, Y; Hamamura, K; Kondo, Y; Ohkawa, Y; Kaneko, K; Hashimoto, N; Yesmin, F; Bhuiyan, RH; Tajima, O; Furukawa, K

    GLYCOCONJUGATE JOURNAL   39 巻 ( 2 ) 頁: 145 - 155   2022年4月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Glycoconjugate Journal  

    Immunotherapy of malignant cancers is now becoming one of representative approaches to overcome cancers. To construct strategies for immunotherapy, presence of tumor-specific antigens should be a major promise. A number of cancer specific- or cancer-associated antigens have been reported based on various experimental sets and various animal systems. The most reasonable strategy to define tumor-specific antigens might be “autologous typing” performed by Old’s group, proposing three classes of tumor-antigens recognized by host immune systems of cancer patients. Namely, class 1, individual antigens that is present only in the patient’s sample analyzed; class 2, shared antigens that can be found only in some group of cancers in some patients, but not in normal cells and tissues; class 3, universal antigens that are present in some cancers but also in normal cells and tissues with different densities. Sen Hakomori reported there were novel carbohydrates in cancers that could not be detected in normal cells mainly by biochemical approaches. Consequently, many of class 2 cancer-specific antigens have been revealed to be carbohydrate antigens, and been used for cancer diagnosis and treatment. Not only as cancer markers, but roles of those cancer-associated carbohydrates have also been recognized as functional molecules in cancer cells. In particular, roles of complex carbohydrates in the regulation of cell signaling on the cell surface microdomains, glycolipid-enriched microdomain (GEM)/rafts have been reported by Hakomori and many other researchers including us. The processes and present status of these studies on cancer-associated glycolipids were summarized.

    DOI: 10.1007/s10719-022-10051-1

    Web of Science

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    PubMed

  10. Unique effects of expression of asialo-series ganglioside GD1alpha in human cancer cell lines

    Robiul, B; Yesmin, F; Kondo, Y; Ohkawa, Y; Ohmi, Y; Zhang, P; Okajima, T; Furukawa, K; Furukawa, K

    CANCER SCIENCE   113 巻   頁: 379 - 379   2022年2月

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  11. L-SIGN is a receptor on liver sinusoidal endothelial cells for SARS-CoV-2 virus.

    Kondo Y, Larabee JL, Gao L, Shi H, Shao B, Hoover CM, McDaniel JM, Ho YC, Silasi-Mansat R, Archer-Hartmann SA, Azadi P, Srinivasan RS, Rezaie AR, Borczuk A, Laurence JC, Lupu F, Ahamed J, McEver RP, Papin JF, Yu Z, Xia L

    JCI insight   6 巻 ( 14 )   2021年7月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1172/jci.insight.148999

    PubMed

  12. Heightened activation of embryonic megakaryocytes causes aneurysms in the developing brain of mice lacking podoplanin.

    Hoover C, Kondo Y, Shao B, McDaniel MJ, Lee R, McGee S, Whiteheart S, Bergmeier W, McEver RP, Xia L

    Blood   137 巻 ( 20 ) 頁: 2756 - 2769   2021年5月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1182/blood.2020010310

    PubMed

  13. Kupffer cell receptor CLEC4F is important for the destruction of desialylated platelets in mice.

    Jiang Y, Tang Y, Hoover C, Kondo Y, Huang D, Restagno D, Shao B, Gao L, Michael McDaniel J, Zhou M, Silasi-Mansat R, McGee S, Jiang M, Bai X, Lupu F, Ruan C, Marth JD, Wu D, Han Y, Xia L

    Cell death and differentiation     2021年5月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1038/s41418-021-00797-w

    PubMed

  14. Roles of asialo-series ganglioside GD1α in human cancer cell lines.

    Bhuiyan, RH; Yesmin, F; Kondo, Y; Ohkawa, Y; Ohmi, Y; Zhang, P; Okajima, T; Furukawa, K; Furukawa, K

    CANCER SCIENCE   112 巻   頁: 679 - 679   2021年2月

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    記述言語:日本語  

    Web of Science

  15. Enzyme assay of glycolipid glycosyltransferases: Gb3/CD77 synthase (A4GALT).

    Nishihara S, Angata K, Aoki-Kinoshita KF, Hirabayashi J, Furukawa K, Furukawa K, Bhuiyan R, Kondo Y

        2021年

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    記述言語:英語  

    PubMed

  16. Proximal colon-derived O-glycosylated mucus encapsulates and modulates the microbiota. 査読有り

    Bergstrom K, Shan X, Casero D, Batushansky A, Lagishetty V, Jacobs JP, Hoover C, Kondo Y, Shao B, Gao L, Zandberg W, Noyovitz B, McDaniel JM, Gibson DL, Pakpour S, Kazemian N, McGee S, Houchen CW, Rao CV, Griffin TM, Sonnenburg JL, McEver RP, Braun J, Xia L.

    Science     頁: 467 - 472   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1126/science.aay7367

  17. Novel mutations in ADAMTS13 CUB domains cause abnormal pre-mRNA splicing and defective secretion of ADAMTS13. 査読有り 国際共著

    Jiang Y, Huang D, Kondo Y, Jiang M, Ma Z, Zhou L, Su J, Bai X, Ruan C, Wang Z, Xia L.

    Journal of Cellular and Molecular Medicine     頁: 4356 - 4361   2020年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/jcmm.15025

  18. Slc35a1 deficiency causes thrombocytopenia due to impaired megakaryocytopoiesis and excessive platelet clearance in the liver 査読有り 国際共著

    Ma X, Li Y, Kondo Y, Shi H, Han J, Jiang Y, Bai X, Archer-Hartmann SA, Azadi P, Ruan C, Fu J, Xia L.

    Haematologica     頁: 759 - 769   2020年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3324/haematol.2019.225987

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書籍等出版物 1

  1. Opposite Functions of Mono-and Disialylated Glycosphingo-Lipids on the Membrane of Cancer Cells

    Furukawa K., Ohmi Y., Yesmin F., Hamamura K., Kondo Y., Ohkawa Y., Hashimoto N., Bhuiyan R.H., Kaneko K., Tajima O., Furukawa K.

    Glycosignals in Cancer: Molecular Assembly and Recognition, Second Edition  2023年1月  ( ISBN:9789811977329, 9789811977312

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    Since cDNAs of glycosyltransferase genes were isolated, and become applicable for genetic engineering of glycosylation patterns, biological functions of glycolsphingolipids have been largely elucidated via glyco-remodeling cells and animals. The progress in these glycobiology techniques has enabled us to understand the roles of “tumor-specific” carbohydrates during these 3 decades. Tumor antigens recognized by host immune systems of cancer patients were classified into three classes based on “autologous typing”, that is, class 1: individual antigens present only in the patient’s tumors, class 2: shared antigens among some group of cancers, but not in normal cells, class 3: universal antigens that are present in not only some cancers but also in normal cells. Many of class 2 antigens have been elucidated to be carbohydrate antigens, and are considered to be differentiation antigens. Many of them have been used for cancer diagnosis and treatment. Functional analyses of those cancer-associated glycosphingolipids based on the genetic engineering of glyco-genes have revealed that disialylated glycolipids generally enhance malignant properties such as cell growth, invasion, and motility. On the other hand, monosialylated glycolipids rather suppress those phenotypes. As a regulatory platform for cell signaling, cell surface microdomains, glycolipid-enriched microdomain (GEM)/rafts have been proposed. Interestingly, cancer-associated glycosphingolipids play critical roles in the composition of GEM/rafts, and in the regulation of signal transduction. Molecular complex formation of glycolipids with membrane molecules that are defined by enzyme-mediated activation of radical sources/mass spectrometry should be a key factor to regulate cell signals and to determine the cell fates. They are also expected to be targets of the cancer treatment.

    DOI: 10.1007/978-981-19-7732-9_8

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科研費 3

  1. 糖転移酵素群によるNOTCHタンパク質の分泌・分解の仕分け機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22H02815  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    岡島 徹也, 近藤 裕史, 竹内 英之

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    担当区分:研究分担者 

    NOTCHシグナルは細胞間相互作用の基本様式の1つであり、その活性化レベルが発生過程で適切に制御される。NOTCH受容体の活性化には、隣接した細胞間でリガンドと受容体が相互作用することが必要となるため、受容体の細胞膜への提示は精密に調節される必要がある。NOTCH受容体の分泌過程におけるO型糖鎖の重要性の理解が進んだ一方で、表裏一体と考えられる小胞体での分解の調節機構は不明である。本研究では、小胞体におけるNOTCH受容体の分解・分泌の仕分け機構への関与が示唆された新たな糖転移酵素に焦点をあて、その分子機構とその破綻により生じる病態の制御を目指す。
    (1) 糖転移酵素群によるNOTCHタンパク質の分泌・分解の仕分け機構の解析に向けて、主要な糖転移酵素であるPOFUT1、POGLUT1、EOGTを欠損したHEK293細胞を樹立した。予想通り、この3重変異細胞では、Notch1の細胞膜への発現が消失した。一方、POFUT1、POGLUT1、もしくはEOGTを発現させることにより、Notch1の細胞膜発現が部分的に回復した。従って、3重変異細胞はO型糖鎖の分泌過程における機能を反映することが確認できた。また、3重変異細胞では、O型糖鎖を完全に欠損するのか、一部、残留するO型糖鎖が存在するのかを確かめるために、内在性Notch受容体を免疫沈降により単離し、プロテアーゼ消化産物を質量分析をするための予備実験を実施した。
    (2) 3重変異細胞におけるNOTCH受容体の局在の異常を明らかにするために免疫染色をしたところ、NOTCH受容体の細胞内への蓄積が観察された。こうした異常NOTCH受容体の分解機構を明らかにするために、プロテアソームやオートファジーの阻害剤を用いて解析したが、異常NOTCH受容体の発現量は、これらの阻害剤により大きな変化は認められなかった。これらの結果より、3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構を明らかにすることが重要であると考えられた。
    (3) O型糖鎖欠損NOTCH受容体を認識し、分泌や分解に導く分子機構を明らかにするために、相互作用因子の探索を行った。1つは、BioID法を用いて糖鎖変異型NOTCH1と相互作用する分子を網羅的に同定した。別のアプローチとして、3重変異細胞に発現する内在性NOTCHに相互作用するタンパク質を免疫沈降法により同定した。複数の分子が両グループに共通しており、共通する分子に着目して、機能解析を進めることの有効性が示唆された。
    3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構に関する予備データが得られており、来年度以降、大きな研究の進展が期待できるため。
    (1) O型糖鎖欠損細胞の樹立と糖鎖解析
    3重変異細胞において、残留するO型糖鎖が存在するのかを確かめるために、内在性Notch受容体を免疫沈降により単離し、プロテアーゼ消化産物のOrbitrap Fusionを用いた質量分析を実施する。もし、残留するO型糖鎖が存在する場合は、野生型と3重変異細胞の間で、修飾率の差異が検出されるか検討をする。その結果、3重変異細胞におけるNotch受容体のフォールディングの状態を間接的に知ることができる。
    (2) O型糖鎖欠損によるNOTCH受容体の分解機構
    NOTCH受容体が蓄積する3重変異細胞において、各種化合物を用いたスクリーニングを行い、NOTCH受容体が分解される化合物を単離する。その化合物を用いることで、3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構を解明するための手がかりとする。
    (3) O型糖鎖欠損NOTCH受容体と相互作用する分子の同定と機能解析
    O型糖鎖欠損NOTCH受容体との相互作用因子に着目し、in vitroでの相互作用とその制御機構について明らかにする。

  2. 細胞外O-GlcNAc修飾によるペリサイト機能調節機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22K06124  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    近藤 裕史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    細胞膜に存在するタンパク質には様々な糖鎖が付加しており、その構造が修飾タンパク質の構造や機能を調節する。中でも細胞外O- GlcNAc糖鎖とその合成を担うEogt酵素は、酵素学的特徴に関してはよく解析されているが、生体内での働きに関しては不明な点が多い。血管組織においてEogtの発現が見られるが血管組織は多数の異なる細胞種で構成されており、細胞外O-GlcNAc糖鎖がどの細胞種で必要かについては判っていない。申請者は血管組織の周囲細胞においてEogtの限局発現を見出し、Eogtを欠くマウスではペリサイトの異常集積を観察した。そこで細胞外O-GlcNAc修飾による周囲細胞の機能調節の解明に挑む。
    本申請課題では細胞外O結合型Nアセチルグルコサミン(O-GlcNAc)糖鎖の付加酵素であるEogtの発現細胞の同定と、その細胞における意味付けである。初めに、Eogt発現細胞を同定するために様々な抗Eogt抗体を用い、マウス組織を対象に免疫組織染色を行った。その観察には高解像度共焦点レーザー顕微鏡を利用した。その結果、同一臓器内においても機能的に異なる領域に存在する血管が特異的に染色された。このことはひとえに血管といっても、糖鎖の観点から異なるサブセットが存在することを強く示唆するものである。さらに、様々な分子マーカーで染色したところ、Eogtを発現する血管の特徴化を明らかにすることができた。その血管は他の血管と比べてユニークであり、それがEogt発現たらしめる原理となる可能性が考えられた。そこでその血管に特徴的な外的刺激を培養血管内皮細胞に与えると、予想通り、Eogtの遺伝子発現の増加が認められ、その外的刺激に応答するEogt発現調節エレメントも同定することに成功した。そのユニークな血管特異的に赤色蛍光レポータータンパク質を発現させつつ、Eogtを欠失させるマウスを作製するため、LSL-tdTomato (Ai9)マウス、floxed Eogtマウス、ユニーク細胞特異的Creトランスジェニックマウスを交配させて目的のマウスを得た。現在、そのユニーク血管におけるEogtの機能を調べるため、病態発症マウスとの更なる交配を行っている。
    組織染色に使える抗Eogt抗体を割とすぐに見つけることができたため、予定より早くにEogt発現細胞のプロファイリングが可能になった。また、Eogtを発現誘導する外的要因についても、仮説通りとなり、順調に研究は進んでいるといえる。
    上述した通り、高解像度共焦点レーザー顕微鏡にてペリサイトではなく、ユニークな血管内皮細胞においてEogtの特異的な発現を見出したことにより、本申請課題の目的1は達成された。ユニークな血管内皮細胞サブセットにおけるEogtの機能を、組織特異的誘導型conditional Eogt-KOマウスを解析することで明らかとする。当該マウスはすでに樹立済みであり、LSL-tdTomatoレポーターマウスとの交配によりEogtの発現とtdTomatoの発現細胞が一致することを確認できている。引き続き、その血管に着目したチャレンジ実験により、Eogtのその細胞特異的な機能を明らかとする。

  3. 糖転移酵素群によるNOTCHタンパク質の分泌・分解の仕分け機構の解明

    研究課題/研究課題番号:23K24077  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    岡島 徹也, 近藤 裕史, 竹内 英之

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    担当区分:研究分担者 

    NOTCH受容体の活性化には、隣接した細胞間でリガンド分子が受容体分子と相互作用することが必要となり、活性化レベルに応じて、発現量は精密に調節される必要がある。これまでの研究より、NOTCH受容体を修飾している特殊なO型糖鎖修飾を変化すると、細胞膜での発現レベルが鋭敏に変化することを見出した。その一方で、糖鎖修飾が異なる異常なNOTCH受容体を小胞体で保持し分解する分子機構は不明である。本研究では、NOTCH受容体や構造的に類似のタンパク質を用いて、小胞体に存在する各種シャペロン分子との相互作用を中心に、分泌されずに分解に向かうNOTCH受容体の仕分け機構を明らかにし、その破綻により生じる病態を制御することを目指す。
    (1) 糖転移酵素群によるNOTCHタンパク質の分泌・分解の仕分け機構の解析に向けて、主要な糖転移酵素であるPOFUT1、POGLUT1、EOGTを欠損したHEK293細胞を樹立した。予想通り、この3重変異細胞では、Notch1の細胞膜への発現が消失した。一方、POFUT1、POGLUT1、もしくはEOGTを発現させることにより、Notch1の細胞膜発現が部分的に回復した。従って、3重変異細胞はO型糖鎖の分泌過程における機能を反映することが確認できた。また、3重変異細胞では、O型糖鎖を完全に欠損するのか、一部、残留するO型糖鎖が存在するのかを確かめるために、内在性Notch受容体を免疫沈降により単離し、プロテアーゼ消化産物を質量分析をするための予備実験を実施した。
    (2) 3重変異細胞におけるNOTCH受容体の局在の異常を明らかにするために免疫染色をしたところ、NOTCH受容体の細胞内への蓄積が観察された。こうした異常NOTCH受容体の分解機構を明らかにするために、プロテアソームやオートファジーの阻害剤を用いて解析したが、異常NOTCH受容体の発現量は、これらの阻害剤により大きな変化は認められなかった。これらの結果より、3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構を明らかにすることが重要であると考えられた。
    (3) O型糖鎖欠損NOTCH受容体を認識し、分泌や分解に導く分子機構を明らかにするために、相互作用因子の探索を行った。1つは、BioID法を用いて糖鎖変異型NOTCH1と相互作用する分子を網羅的に同定した。別のアプローチとして、3重変異細胞に発現する内在性NOTCHに相互作用するタンパク質を免疫沈降法により同定した。複数の分子が両グループに共通しており、共通する分子に着目して、機能解析を進めることの有効性が示唆された。
    3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構に関する予備データが得られており、来年度以降、大きな研究の進展が期待できるため。
    (1) O型糖鎖欠損細胞の樹立と糖鎖解析
    3重変異細胞において、残留するO型糖鎖が存在するのかを確かめるために、内在性Notch受容体を免疫沈降により単離し、プロテアーゼ消化産物のOrbitrap Fusionを用いた質量分析を実施する。もし、残留するO型糖鎖が存在する場合は、野生型と3重変異細胞の間で、修飾率の差異が検出されるか検討をする。その結果、3重変異細胞におけるNotch受容体のフォールディングの状態を間接的に知ることができる。
    (2) O型糖鎖欠損によるNOTCH受容体の分解機構
    NOTCH受容体が蓄積する3重変異細胞において、各種化合物を用いたスクリーニングを行い、NOTCH受容体が分解される化合物を単離する。その化合物を用いることで、3重変異細胞におけるNOTCH受容体の分解抵抗性の分子機構を解明するための手がかりとする。
    (3) O型糖鎖欠損NOTCH受容体と相互作用する分子の同定と機能解析
    O型糖鎖欠損NOTCH受容体との相互作用因子に着目し、in vitroでの相互作用とその制御機構について明らかにする。