2026/04/03 更新

写真a

ハネ マサヤ
羽根 正弥
HANE Masaya
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 助教
大学院生命農学研究科 助教
大学院担当
大学院生命農学研究科
職名
助教

学位 1

  1. 博士(農学) ( 2016年3月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 5

  1. Siglec

  2. ST8SIA2

  3. ポリシアル酸

  4. 統合失調症

  5. プローブ開発

研究分野 3

  1. ライフサイエンス / 応用生物化学

  2. ライフサイエンス / 進化生物学

  3. ライフサイエンス / 機能生物化学

経歴 10

  1. 名古屋大学   糖鎖生命コア研究所   助教

    2021年9月 - 現在

  2. 名古屋大学   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   助教

    2021年9月 - 現在

  3. 名古屋大学   大学院生命農学研究科   助教

    2021年6月 - 現在

  4. 名古屋大学   大学院生命農学研究科 応用生命科学専攻   助教

    2021年6月 - 現在

  5. 名古屋大学   大学院生命農学研究科   特任助教

    2020年4月 - 2021年5月

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    国名:日本国

  6. 名古屋大学   大学院生命農学研究科   研究員

    2020年1月 - 2020年3月

  7. 名古屋大学   生物機能開発利用研究センター   研究員

    2019年2月 - 2019年12月

  8. University of California, San Diego   Cellular and Molecular Medicine   研究員

    2016年9月 - 2019年1月

  9. 名古屋大学   生物機能開発利用研究センター   研究員

    2016年4月 - 2016年8月

  10. 日本学術振興会 特別研究員 DC1

    2014年4月 - 2016年3月

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学歴 2

  1. 名古屋大学   生命農学研究科   生命技術科学専攻

    2011年4月 - 2016年3月

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    国名: 日本国

  2. 名古屋大学   農学部   応用生命科学科

    2007年4月 - 2011年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 3

  1. 日本農芸化学会

  2. 日本生化学会

  3. 日本糖質学会

受賞 5

  1. 第25回 日本糖質学会奨励賞

    2022年   日本糖質学会   疾患関連糖鎖オリゴ・ポリシアル酸の生合成機構および認識分子の解析

    羽根正弥

  2. 第2回日本糖質学会優秀講演賞受賞者

    2019年8月   日本糖質学会   統合失調症患者に見出される ST8SIA2 のプロモーター領域 rSNP のインパクトの解析

  3. グリーン自然科学国際教育研究プログラムAnnual Research award

    2016年3月   名古屋大学  

    羽根 正弥

  4. 第86回 日本生化学会大会 鈴木紘一メモリアル賞

    2013年9月   日本生化学会  

    羽根 正弥

  5. 包括脳ネットワーク若手優秀発表賞

    2012年7月   包括脳ネットワーク  

    羽根 正弥

 

論文 57

  1. Recent advances in biology of modified sialic acids (Sias), sulfated Sia and deaminoneuraminic acid (Kdn)

    Kitajima, K; Nakagawa, T; Yamashita, S; Omoto, T; Wu, D; Hane, M; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   35 巻 ( 11 ) 頁: 10 - 10   2025年11月

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  2. A highly sensitive quantitative method of polysialic acid reveals its unique changes in brain aging and neuropsychiatric disorders 査読有り 国際誌 Open Access

    Hane, M; Naramura, A; Hayakawa, K; Abe, C; Nakagawa, T; Kushima, I; Furukawa, S; Fukami, Y; Ikegami, K; Saigoh, K; Kusunoki, S; Katsuno, M; Ozaki, N; Kitajima, K; Sato, C

    SCIENTIFIC REPORTS   15 巻 ( 1 ) 頁: 19033 - 19033   2025年5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)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Polysialic acid (polySia), a glycoepitope critical for neural development and plasticity, remains difficult to quantify owing to its structural complexity. Here, we present a highly sensitive sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) utilizing novel probes to measure polySia expression. Using this method, we quantified polySia levels in mouse brain samples across various developmental and aging stages. Notable age-related changes were observed, particularly in neuroplastic regions such as the hippocampus and olfactory bulb, where polySia levels increased at 12 months, potentially reflecting resilience mechanisms against brain aging. Elevated polySia levels in blood samples were also detected in both a schizophrenia mouse model and human patients, with a notable male preponderance. In contrast, no significant changes were observed in patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy. These findings, enabled by the novel probes, highlight a potential role for polySia in brain aging and neuropsychiatric disorders, offering new insights into developmental and disease mechanisms and supporting its utility as a diagnostic biomarker for brain impairments.

    DOI: 10.1038/s41598-025-02583-x

    Open Access

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  3. An enhanced dual detection of DMB-labeled sialic acids using high-resolution accurate mass spectrometry and fluorescence detection 査読有り 国際誌 Open Access

    Omoto, T; Yamakawa, N; Wu, D; Mori, H; Takeda, U; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    BBA ADVANCES   7 巻   頁: 100152 - 100152   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Bba Advances  

    Sialic acids are important glycan components not only in the conformation of the structure but also in functions of many biological activities. Detection methods for sialic acid have been developed, and fluorescent labeling of sialic acids with 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene (DMB) is the best method for its analysis. However, identifying and quantifying sialic acids using mass spectrometry (MS) remains difficult because of the diversity of sialic acids, including O-acetylation. In this study, we initially focused on enhancing the liquid chromatography (LC) separation of DMB-labeled sialic acids in bovine submaxillary mucin (BSM). We successfully achieved highly resolutive separation of 14 types of sialic acids, including multiply O-acetylated species, using a CAPCELL CORE C18 column. These structures were subsequently confirmed through collision-induced dissociation (CID) fragmentation. We then assessed MS and fluorescence detection (FLD) sensitivity using Neu5Ac, Neu5Gc, and Kdn standards, determining detection limits of 32 fmol for MS and 320 amol for FLD, with 320 fmol needed for CID-based structural analysis. These findings highlight the complementary nature of fluorescence and mass spectrometry techniques for DMB-labeled sialic acids identification and quantification. We also examined both CID and electron-activated dissociation (EAD) on the ZenoTOF 7600. CID fragment analysis revealed C5-specific diagnostic fragment ions for Neu5Ac, Neu5Gc, and Kdn. EAD spectra predominantly induced fragmentation of the fluorescent DMB core, regardless of applied variable kinetic energies. This study also led to the discovery of a new structure, Neu5Gc7,8,9Ac<inf>3</inf>, alongside the previously reported Neu5,7,8,9Ac<inf>4</inf> in BSM.

    DOI: 10.1016/j.bbadva.2025.100152

    Open Access

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  4. New sialic acid-binding site of SIGLEC-7 査読有り

    羽根 正弥, 佐藤 ちひろ

    Advances in Experimental Medicine and Biology     2025年

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  5. Development of a permethylation-based detection method for oligo/ polysialic acid structures via tandem MALDI-TOF mass spectrometry 査読有り 国際誌 Open Access

    Suzuki, K; Wu, D; Kitajima, K; Yamakawa, N; Omoto, T; Hane, M; Sato, C

    BBA ADVANCES   7 巻   頁: 100155 - 100155   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Bba Advances  

    Oligo/polysialic acid (oligo/polySia) refers to a class of linear polymers composed of Sias, found extensively at the non-reducing ends of glycans across various organisms, from bacteria to vertebrates. Different types of oligo/polySia have been characterized, varying in Sia composition, α-ketosidic linkages to penultimate Sia residues, and degree of polymerization. Detection of oligo/polySia-capped glycans is typically achieved through western blotting or ELISA using specific antibodies or endo-N-acylneuraminidase. Additionally, a sensitive chemical approach involving the direct labeling of oligo/polySia with 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene, followed by separation and quantification via anion-exchange high-performance liquid chromatography, has been developed. However, detection through mass spectrometry (MS) has remained challenging due to the multiple negative charges and structural instability of these glycans. In this study, we applied a permethylation technique to convert carboxyl group of Sias into methyl esters, thereby neutralizing their negative charges, which allowed for improved MS analysis of sialylated glycans. We optimized both the permethylation and glycan purification processes. Consequently, we achieved the first successful detection of polySia structures using MALDI-TOF MS. There are more in-source decay ions in the MS profiling of permethylated α2,9-linked polySias compared to α2,8-linked polySias. Furthermore, we present the first examples of oligo/polySia sequencing by collision-induced dissociation on a TOF/TOF instrument, enabling us to differentiate between α2,8- and α2,9-linked polySias. We extended this approach to analyze oligo/polySia structures with O-linked glycans in polysialoglycoprotein from salmonid eggs. For the first time, the analysis of intact oligo/polySia structures with O-linked glycans were successfully detected using MALDI-TOF/TOF MS/MS with this optimized permethylation method.

    DOI: 10.1016/j.bbadva.2025.100155

    Open Access

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  6. Serum glycobiomarkers for chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy 査読有り 国際誌 Open Access

    Furukawa, S; Fukami, Y; Hanamatsu, H; Yokota, I; Furukawa, JI; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C; Hiraga, K; Satake, Y; Yagi, S; Koike, H; Katsuno, M

    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROLOGY   32 巻 ( 1 ) 頁: e70023   2024年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:European Journal of Neurology  

    Background: This study conducted a comprehensive glycan analysis of serum to determine how glycan biomarkers are associated with the pathophysiology of chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP) and the effects of its treatment. Methods: We comparatively analyzed N- and O-glycans in the pretreatment serum of 27 treatment-naïve patients with typical CIDP and 20 age- and sex-matched healthy controls (HC) using mass spectrometry. We determined the association between clinical parameters and glycans. The serum glycan and neurofilament light-chain (NfL) levels were assessed at the baseline, and treatment response was defined according to the degree of improvement in the modified Rankin scale 12 weeks after the first dose of intravenous immunoglobulin (IVIg). Results: Compared with the HC, the CIDP group demonstrated significantly lower levels of serum total N-glycans (CIDP, median 973.3 [IQR 836.2–1131.3] pmol/μL; HC, 1125.0 [1005.0–1236.2] pmol/μL; p < 0.05), especially sialylated N-glycans (CIDP, 898.0 [752.2–1037.2] pmol/μL; HC, 1064.4 [942.7–1189.8] pmol/μL; p < 0.01). In contrast, the O-glycan levels did not differ significantly between the two groups. The treatment response was associated with low N-glycan levels, but not with the serum NfL levels. Low levels of sialylated N-glycans were associated with resistance to treatment over 12 weeks, with an area under the curve of 0.822 (p < 0.01). Conclusions: Low levels of sialylated N-glycans could potentially serve as a novel biomarker, reflecting pathophysiology and therapeutic resistance in typical CIDP.

    DOI: 10.1111/ene.70023

    Open Access

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  7. SERUM GLYCOBIOMARKERS DEFINING THERAPEUTIC RESPONSE TO INTRAVENOUS IMMUNOGLOBULIN IN CHRONIC INFLAMMATORY DEMYELINATING POLYNEUROPATHY

    Furukawa, S; Fukami, Y; Yokota, I; Hanamatsu, H; Furukawa, JI; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C; Hiraga, K; Satake, Y; Yagi, S; Koike, H; Katsuno, M

    JOURNAL OF THE PERIPHERAL NERVOUS SYSTEM   29 巻   頁: S92 - S92   2024年8月

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  8. Neuraminidase inhibition promotes the collective migration of neurons and recovery of brain function 査読有り 国際誌 Open Access

    Matsumoto, M; Matsushita, K; Hane, M; Wen, CT; Kurematsu, C; Ota, H; Nguyen, HB; Thai, TQ; Herranz-Pérez, V; Sawada, M; Fujimoto, K; García-Verdugo, JM; Kimura, KD; Seki, T; Sato, C; Ohno, N; Sawamoto, K

    EMBO MOLECULAR MEDICINE   16 巻 ( 6 ) 頁: 1228 - 1253   2024年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:EMBO Molecular Medicine  

    In the injured brain, new neurons produced from endogenous neural stem cells form chains and migrate to injured areas and contribute to the regeneration of lost neurons. However, this endogenous regenerative capacity of the brain has not yet been leveraged for the treatment of brain injury. Here, we show that in healthy brain chains of migrating new neurons maintain unexpectedly large non-adherent areas between neighboring cells, allowing for efficient migration. In instances of brain injury, neuraminidase reduces polysialic acid levels, which negatively regulates adhesion, leading to increased cell–cell adhesion and reduced migration efficiency. The administration of zanamivir, a neuraminidase inhibitor used for influenza treatment, promotes neuronal migration toward damaged regions, fosters neuronal regeneration, and facilitates functional recovery. Together, these findings shed light on a new mechanism governing efficient neuronal migration in the adult brain under physiological conditions, pinpoint the disruption of this mechanism during brain injury, and propose a promising therapeutic avenue for brain injury through drug repositioning.

    DOI: 10.1038/s44321-024-00073-7

    Open Access

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  9. Identification of a buried β-strand as a novel disease-related motif in the human polysialyltransferases 査読有り Open Access

    Hatanaka, R; Hane, M; Hayakawa, K; Morishita, S; Ohno, S; Yamaguchi, Y; Wu, D; Kitajima, K; Sato, C

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   300 巻 ( 1 ) 頁: 105564 - 105564   2024年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biological Chemistry  

    The polysialyltransferases ST8SIA2 and ST8SIA4 and their product, polysialic acid (polySia), are known to be related to cancers and mental disorders. ST8SIA2 and ST8SIA4 have conserved amino acid (AA) sequence motifs essential for the synthesis of the polySia structures on the neural cell adhesion molecule. To search for a new motif in the polysialyltransferases, we adopted the in silico Individual Meta Random Forest program that can predict disease-related AA substitutions. The Individual Meta Random Forest program predicted a new eight-amino-acids sequence motif consisting of highly pathogenic AA residues, thus designated as the pathogenic (P) motif. A series of alanine point mutation experiments in the pathogenic motif (P motif) showed that most P motif mutants lost the polysialylation activity without changing the proper enzyme expression levels or localization in the Golgi. In addition, we evaluated the enzyme stability of the P motif mutants using newly established calculations of mutation energy, demonstrating that the subtle change of the conformational energy regulates the activity. In the AlphaFold2 model, we found that the P motif was a buried β-strand underneath the known surface motifs unique to ST8SIA2 and ST8SIA4. Taken together, the P motif is a novel buried β-strand that regulates the full activity of polysialyltransferases from the inside of the molecule.

    DOI: 10.1016/j.jbc.2023.105564

    Open Access

    Web of Science

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  10. Direct Observation Method for Glycans at Single-Molecule Level Open Access

    Hane, M

    TRENDS IN GLYCOSCIENCE AND GLYCOTECHNOLOGY   36 巻 ( 209 ) 頁: E16 - E16   2024年1月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2341.6E

    Web of Science

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  11. Direct Observation Method for Glycans at Single-Molecule Level Open Access

    Hane M.

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   36 巻 ( 209 ) 頁: J16 - J16   2024年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2341.6J

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    CiNii Research

  12. Identification and characterization of a novel deaminoneuraminic acid (Kdn)-specific aldolase from Sphingobacterium species

    Nakagawa, T; Iwaki, Y; Di Wu; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 984 - 984   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  13. <i>In vitro</i> and <i>in silico</i> analyses of oligo/polysialoglycoconjugates in cancer cells

    Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 1042 - 1043   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  14. Demonstration of biological significance of the unique C-domain in the vertebrate CMP-sialic acid synthetase

    Wu, D; Toda, S; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 976 - 976   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  15. Is the linkage mode of sialic acid residues significant in normal heart development in medaka?

    Kitajima, K; Omoto, T; Wu, D; Maruyama, E; Tajima, K; Hane, M; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 995 - 995   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  16. Discovery of a new sialic acid-binding site of Siglec-7 that frequently occurs among CD33-like Siglecs

    Yoshimura, A; Morishita, S; Miyashita, M; Komura, H; Hane, M; Di Wu; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 1021 - 1021   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  17. Developmental and organ-specific expression profiles of sulfated sialic acids in medaka fish as revealed by the chemical method

    Yamashita, S; Wu, D; Hane, M; Komura, N; Ando, H; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 11 ) 頁: 994 - 994   2023年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  18. Interactions between polysialic acid and dopamine-lead compounds as revealed by biochemical and <i>in silico</i> docking simulation analyses 査読有り

    Hayakawa, K; Hane, M; Hamagami, H; Imai, M; Tanaka, H; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOCONJUGATE JOURNAL   40 巻 ( 4 ) 頁: 461 - 471   2023年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Glycoconjugate Journal  

    Polysialic acid is an important glyco-epitope in vertebrate brains, while altered expressions of polySia and biosynthetic enzyme have been reported in brain diseases such as schizophrenia and depression. Recently, the binding between polySia and dopamine and the involvement of this in Akt signaling has been demonstrated. However, the molecular mechanism underlying the binding of polySia and dopamine remains unknown. Therefore, here, we demonstrated the interaction between dopamine and polySia using frontal affinity chromatography alongside docking simulations. In addition, we prepared dopamine-lead compounds to understand the detailed molecular basis of polySia binding by frontal affinity chromatography, enzyme-linked immunosorbent assay, and docking simulations.

    DOI: 10.1007/s10719-023-10119-6

    Web of Science

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10719-023-10119-6/fulltext.html

  19. ポリシアル酸/ポリシアル酸転移酵素と精神疾患

    羽根 正弥

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   35 巻 ( 205 ) 頁: J38 - J42   2023年5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>ポリシアル酸はシアル酸の直鎖状のホモポリマーであり、胎児脳では広く発現しているが、成体脳では神経可塑性の高い限られた領域にしか発現していない。従来、ポリシアル酸はその物理化学的性質から反接着分子と考えられていた。しかし、近年、脳の発達や高次脳機能にかかわる生理活性物質を細胞表面付近で直接結合させ、その作用を包括的に制御していることが明らかになった。また、死後脳の解析や大規模比較ゲノム解析により、ポリシアル酸やその生合成酵素であるST8SIA2と精神疾患との関連性が明らかにされてきている。本稿では、ST8SIA2に見出された様々な一塩基多型(SNPs)のポリシアル酸の生合成及び機能に与える影響について、培養細胞やマウスを用いた生化学的解析の結果を中心に紹介する。</p>

    DOI: 10.4052/tigg.2313.2j

    CiNii Research

  20. Polysialic Acid/Polysialyltransferases and Psychiatric Disorders Open Access

    Hane, M

    TRENDS IN GLYCOSCIENCE AND GLYCOTECHNOLOGY   35 巻 ( 205 ) 頁: E38 - E41   2023年5月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    Polysialic acid is a linear homopolymer of sialic acid that is widely expressed in the fetal brain but is expressed only in some limited regions of the adult brain where somehow remain a high degree of neuroplasticity. Conventionally, it is considered to be an anti-adhesion molecule owing to its physicochemical properties. However, it has recently been shown that it directly binds bioactive molecules involved in brain development and higher brain functions and comprehensively regulates their actions near the cell sur-face. Recently, postmortem brain and large-scale comparative genomic analyses have revealed an association between polysialic acid and its biosynthetic enzyme, ST8SIA2, and psychiatric disorders. In this review, I discuss polysialic acid and the effects of various single nucleotide polymorphisms (SNPs) on ST8SIA2, focusing on the results of biochemical analyses.

    DOI: 10.4052/tigg.2313.2E

    Open Access

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  21. Forced expression of a2,3-sialyltransferase IV rescues impaired heart development in a2,6-sialyltransferase I-deficient medaka Open Access

    Omoto, T; Wu, D; Maruyama, E; Tajima, K; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   649 巻   頁: 62 - 70   2023年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Biochemical and Biophysical Research Communications  

    Sialic acids (Sias) are often linked to galactose (Gal) residues by α2,6- and α2,3-linkages in glycans of glycoproteins. Sias are indispensable for vertebrate development, because organisms deficient in some enzymes in the Sia synthetic pathway are lethal during the development. However, it remains unknown if the difference of Siaα2,6Gal or α2,3Gal linkage has a critical meaning. To find a clue to understand significance of the linkage difference at the organism level, medaka was used as a vertebrate model. In embryos, Siaα2,6Gal epitopes recognized by Sambucus nigra lectin (SNA) and Siaα2,3Gal epitopes recognized by Maackia amurensis lectin (MAA) were enriched in the blastodisc and the yolk sphere, respectively. When these lectins were injected in the perivitelline space, SNA, but not MAA, impaired embryo body formation at 1 day post-fertilization (dpf). Most Siaα2,6Gal epitopes occurred on N-glycans owing to their sensitivity to peptide:N-glycanase. Of knockout-medaka (KO) for either of two β-galactoside:α2,6-sialyltransferase genes, ST6Gal I and ST6Gal II, only ST6Gal I–KO showed severe cardiac abnormalities at 7–16 dpf, leading to lethality at 14–18 dpf. Interestingly, however, these cardiac abnormalities of ST6Gal I–KO were rescued not only by forced expression of ST6Gal I, but also by that of ST6Gal II and the β-galactoside:α2,3-sialyltransferase IV gene (ST3Gal IV). Taken together, the Siaα2,6Gal linkage synthesized by ST6Gal I are critical in heart development; however, it can be replaced by the linkages synthesized by ST6Gal II and ST3Gal IV. These data suggest that sialylation itself is more important than its particular linkage for the heart development.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.01.010

    Open Access

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  22. シアル酸認識分子をプローブとしたシアログライコーム解析

    羽根 正弥

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology   35 巻 ( 203 ) 頁: J16 - J16   2023年1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.2225.6j

    CiNii Research

  23. Identification and characterization of a deaminoneuraminic acid (Kdn)-specific aldolase from Sphingobacterium species

    Nakagawa, T; Iwaki, Y; Wu, D; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY   33 巻 ( 1 ) 頁: 47 - 56   2023年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Glycobiology  

    Sialic acid (Sia) is a group of acidic sugars with a 9-carbon backbone, and classified into 3 species based on the substituent group at C5 position: N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac), N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc), and deaminoneuraminic acid (Kdn). In Escherichia coli, the sialate aldolase or N-acetylneuraminate aldolase (NanA) is known to catabolize these Sia species into pyruvate and the corresponding 6-carbon mannose derivatives. However, in bacteria, very little is known about the catabolism of Kdn, compared with Neu5Ac. In this study, we found a novel Kdn-specific aldolase (Kdn-aldolase), which can exclusively degrade Kdn, but not Neu5Ac or Neu5Gc, from Sphingobacterium sp., which was previously isolated from a Kdn-assimilating bacterium. Kdn-aldolase had the optimal pH and temperature at 7.0–8.0 and 50 <sup>◦</sup>C, respectively. It also had the synthetic activity of Kdn from pyruvate and mannose. Site-specific mutagenesis revealed that N50 residue was important for the Kdn-specific reaction. Existence of the Kdn-aldolase suggests that Kdn-specific metabolism may play a specialized role in some bacteria.

    DOI: 10.1093/glycob/cwac053

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  24. Critical Role of the Cortical Alveolus Protease Alveolin in Chorion Hardening In Vivo at Medaka Fertilization Open Access

    Fu, B; Wu, D; Yasumasu, S; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    BIOMOLECULES   13 巻 ( 1 )   2023年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Biomolecules  

    Alveolin is a cortical alveolus proteinase that is secreted in the perivitelline space (PVS) at fertilization to act on the chorion. Purified alveolin is known to induce chorion hardening in vitro by processing zona pellucida B (ZPB), a major chorion component. However, in vivo function of alveolin remains unclear; thus, in this study, the effects of alveolin efficiency (Alv<sup>−/−</sup>) at the organism level were investigated using the medaka, Oryzias latipes. The Alv<sup>−/−</sup> fertilized eggs were mechanically fragile; however, they developed normally and left offspring as long as they were carefully handled before hatching. A mechanical press test showed that the Alv<sup>−/−</sup> fertilized eggs were six times more fragile than the wild-type eggs. They were 35% larger owing to the enlarged PVS, 34% thinner, and permeable to even 10 kDa FITC-dextran. These results are consistent with the transmission electron microscopy observation that the periphery of the inner layers was highly porous in the Alv<sup>−/−</sup> chorion. In chorion hardening, the alveolin-mediated processing of ZPB and the transglutaminase (TGase)-mediated crosslinking of chorion components are the key steps. This study was the first to show that alveolin also processed TGase concomitantly with ZPB, which greatly facilitated the crosslinking. Thus, alveolin was concluded to be the primary trigger for chorion hardening in vivo. Furthermore, fertilization in a balanced salt solution could partially improve the impaired chorion hardening of the Alv<sup>−/−</sup> eggs fertilized in water, probably through an alveolin-independent mechanism.

    DOI: 10.3390/biom13010146

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  25. Sialoglycomic Analysis Using Sialic Acid Recognition Molecules as Probes Open Access

    Hane, M

    TRENDS IN GLYCOSCIENCE AND GLYCOTECHNOLOGY   35 巻 ( 203 ) 頁: E16 - E16   2023年1月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2225.6E

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  26. Implication of <i>N</i>-glycolylneuraminic acid in regulation of cell adhesiveness of C2C12 myoblast cells during differentiation into myotube cells 査読有り 国際誌

    Go, S; Sato, C; Hane, M; Go, S; Kitajima, K

    GLYCOCONJUGATE JOURNAL   39 巻 ( 5 ) 頁: 619 - 631   2022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)   出版者・発行元:Glycoconjugate Journal  

    A transition of sialic acid (Sia) species on GM3 ganglioside from N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) to N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc) takes place in mouse C2C12 myoblast cells during their differentiation into myotube cells. However, the meaning of this Sia transition remains unclear. This study thus aims to gain a functional insight into this phenomenon. The following lines of evidence show that the increased de novo synthesis of Neu5Gc residues in differentiating myoblast cells promotes adhesiveness of the cells, which is beneficial for promotion of differentiation. First, the Sia transition occurred even in the C2C12 cells cultured in serum-free medium, indicating that it happens through de novo synthesis of Neu5Gc. Second, GM3(Neu5Gc) was localized in myoblast cells, but not in myotube cells, and related to expression of the CMP-Neu5Ac hydroxylase (CMAH) gene. Notably, expression of CMAH precedes myotube formation not only in differentiating C2C12 cells, but also in mouse developing embryos. Since the myoblast cells were attached on the dish surface more strongly than the myotube cells, expression of GM3(Neu5Gc) may be related to the surface attachment of the myoblast cells. Third, exogenous Neu5Gc, but not Neu5Ac, promoted differentiation of C2C12 cells, thus increasing the number of cells committed to fuse with each other. Fourth, the CMAH-transfected C2C12 cells were attached on the gelatin-coated surface much more rapidly than the mock-cells, suggesting that the expression of CMAH promotes cell adhesiveness through the expression of Neu5Gc.

    DOI: 10.1007/s10719-022-10049-9

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  27. Sulfation of sialic acid is ubiquitous and essential for vertebrate development Open Access

    Ertunc, N; Phitak, T; Wu, D; Fujita, H; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    SCIENTIFIC REPORTS   12 巻 ( 1 ) 頁: 12496   2022年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Glycosylation of proteins and lipids occurs in vertebrates, usually terminating with sialylation, which regulates the physicochemical and biological properties of these glycoconjugates. Although less commonly known, sialic acid residues also undergo various modifications, such as acetylation, methylation, and sulfation. However, except for acetylation, the enzymes or functions of the other modification processes are unknown. To the best of our knowledge, this study is the first to demonstrate the ubiquitous occurrence of sulfated sialic acids and two genes encoding the sialate: O-sulfotransferases 1 and 2 in vertebrates. These two enzymes showed about 50% amino acid sequence identity, and appeared to be complementary to each other in acceptor substrate preferences. Gene targeting experiments showed that the deficiency of these genes was lethal for medaka fish during young fry development and accompanied by different phenotypes. Thus, the sulfation of sialic acids is essential for the vertebrate development.

    DOI: 10.1038/s41598-022-15143-4

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  28. Theα 2,8-sialyltransferase 6 (St8sia6) localizes in the ER and enhances the anchorage-independent cell growth in cancer 査読有り 国際誌

    Hatanaka, R; Araki, E; Hane, M; Go, S; Wu, D; Kitajima, K; Sato, C

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   608 巻   頁: 52 - 58   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochemical and Biophysical Research Communications  

    Sialylation, the final stage of post-translational modification of proteins, is achieved in the Golgi apparatus and is related to the malignant phenotype of cancer. Disialylation of ganglioside (GD3) by St8sia1 and polysialylation by St8sia2 and 4 have been shown to be related to malignant phenotypes; however, di/oligosialylation by St8sia6 is still unknown. In this study, we analyzed the malignant phenotype of St8sia6 and found that upregulation of St8sia6 in melanoma B16 cells increased anchorage-independent cell growth, which was not due to sialic acid cleavage by a sialidase. Moreover, unlike other sialyltransferases, St8sia6 localized to the endoplasmic reticulum (ER). We found that the localization to the Golgi apparatus could be regulated by swapping experiments using St8sia2; however, the malignant phenotype did not change. These data demonstrate that the enhancement of anchorage-independent cell growth by St8sia6 is not due to its localization of ER, but is due to the expression of the protein itself.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.03.146

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  29. Comprehensive Analysis of Oligo/Polysialylglycoconjugates in Cancer Cell Lines 国際誌 Open Access

    Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES   23 巻 ( 10 )   2022年5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)   出版者・発行元:International Journal of Molecular Sciences  

    In cancer cells, cell-surface sialylation is altered, including a change in oligo/polysialic acid (oligo/polySia) structures. Since they are unique and rarely expressed in normal cells, oligo/polySia structures may serve as promising novel biomarkers and targets for therapies. For the diagnosis and treatment of the disease, a precise understanding of the oligo/polySia structures in cancer cells is necessary. In this study, flow cytometric analysis and gene expression datasets were obtained from sixteen different cancer cell lines. These datasets demonstrated the ability to predict glycan structures and their sialylation status. Our results also revealed that sialylation patterns are unique to each cancer cell line. Thus, we can suggest promising combinations of antibody and cancer cell for glycan prediction. However, the precise prediction of minor glycans need to be further explored.

    DOI: 10.3390/ijms23105569

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  30. Polysialylation in a DISC1 Mutant Mouse 査読有り 国際誌 Open Access

    Takahashi, Y; Abe, C; Hane, M; Wu, D; Kitajima, K; Sato, C

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES   23 巻 ( 9 )   2022年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Molecular Sciences  

    Schizophrenia is a serious psychiatric disorder that affects the social life of patients. Psychiatric disorders are caused by a complex combination of genetic (G) and environmental (E) factors. Polysialylation represents a unique posttranslational modification of a protein, and such changes in neural cell adhesion molecules (NCAMs) have been reported in postmortem brains from patients with psychiatric disorders. To understand the G × E effect on polysialylated NCAM expression, in this study, we performed precise measurements of polySia and NCAM using a disrupted-in-schizophrenia 1 (DISC1)-mutant mouse (G), a mouse model of schizophrenia, under acute stress conditions (E). This is the first study to reveal a lower number and smaller length of polySia in the suprachiasmatic nucleus of DISC1 mutants relative to those in wild-type (WT) mice. In addition, an analysis of polySia and NCAM responses to acute stress in five brain regions (olfactory bulb, prefrontal cortex, suprachiasmatic nucleus, amygdala, and hippocampus) revealed that the pattern of changes in these responses in WT mice and DISC1 mutants differed by region. These differences could indicate the vulnerability of DISC1 mutants to stress.

    DOI: 10.3390/ijms23095207

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  31. Analysis of biochemical features of ST8 α-<i>N</i>-acetyl-neuraminide α2,8-sialyltransferase (St8sia) 5 isoforms 査読有り

    Araki, E; Hane, M; Hatanaka, R; Kimura, R; Tsuda, K; Konishi, M; Komura, N; Ando, H; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOCONJUGATE JOURNAL   39 巻 ( 2 ) 頁: 291 - 302   2022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)   出版者・発行元:Glycoconjugate Journal  

    Gangliosides are important components of the membrane and are involved in many biological activities. St8sia5 is an α2,8-sialyltransferase involved in ganglioside synthesis, and has three isoforms. In this study, we analyzed the features of three isoforms, St8sia5-S, -M, and -L that had not been analyzed, and found that only St8sia5-L was localized in the Golgi, while the majority of St8sia5-M and -S were localized in the ER. The localization of Golgi of St8sia5 depended on the stem region. In addition, the incorporation of exogenous GD3 was upregulated only in St8sia5-L expressing cells. Taken together, the localization of St8sia5 is important for the activity of the enzyme.

    DOI: 10.1007/s10719-021-10034-8

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10719-021-10034-8/fulltext.html

  32. Lower promoter activity of the <i>ST8SIA2</i> gene has been favored in evolving human collective brains 査読有り 国際誌 Open Access

    Hayakawa, T; Terahara, M; Fujito, NT; Matsunaga, T; Teshima, KM; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C; Takahata, N; Satta, Y

    PLOS ONE   16 巻 ( 12 ) 頁: e0259897   2021年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Plos One  

    ST8SIA2 is an important molecule regulating expression of the phenotype involved in schizophrenia. Lowered promoter activity of the ST8SIA2 gene is considered to be protective against schizophrenia by conferring tolerance to psychosocial stress. Here, we examined the promoter-type composition of anatomically modern humans (AMHs) and archaic humans (AHs; Neanderthals and Denisovans), and compared the promoter activity at the population level (population promoter activity; PPA) between them. In AMHs, the TCT-type, showing the second lowest promoter activity, was most prevalent in the ancestral population of non-Africans. However, the detection of only the CGT-type from AH samples and recombination tracts in AH sequences showed that the CGT- and TGT-types, exhibiting the two highest promoter activities, were common in AH populations. Furthermore, interspecies gene flow occurred into AMHs from AHs and into Denisovans from Neanderthals, influencing promoter-type compositions independently in both AMHs and AHs. The difference of promoter-type composition makes PPA unique in each population. East and Southeast Asian populations show the lowest PPA. This results from the selective increase of the CGC-type, showing the lowest promoter activity, in these populations. Every non-African population shows significantly lower PPA than African populations, resulting from the TCT-type having the highest prevalence in the ancestral population of non-Africans. In addition, PPA reduction is also found among subpopulations within Africa via a slight increase of the TCT-type. These findings indicate a trend toward lower PPA in the spread of AMHs, interpreted as a continuous adaptation to psychosocial stress arising in migration. This trend is considered as genetic tuning for the evolution of collective brains. The inferred promoter-type composition of AHs differed markedly from that of AMHs, resulting in higher PPA in AHs than in AMHs. This suggests that the trend toward lower PPA is a unique feature in AMH spread.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0259897

    Open Access

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  33. Comparative Studies of Polysialic Acids Derived from Five Different Vertebrate Brains 査読有り 国際誌 Open Access

    Yang, Y; Murai, R; Takahashi, Y; Mori, A; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES   21 巻 ( 22 ) 頁: 1 - 22   2020年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Molecular Sciences  

    Polysialic acid (polySia/PSA) is a linear homopolymer of sialic acid (Sia) that primarily modifies the neural cell adhesion molecule (NCAM) in mammalian brains. PolySia-NCAM not only displays an anti-adhesive function due to the hydration effect, but also possesses a molecule-retaining function via a direct binding to neurologically active molecules. The quality and quantity of polySia determine the function of polySia-NCAM and are considered to be profoundly related to the maintenance of normal brain functions. In this study, to compare the structures of polySia-NCAM in brains of five different vertebrates (mammals, birds, reptiles, amphibians, and fish), we adopted newly developed combinational methods for the analyses. The results revealed that the structural features of polySia considerably varied among different species. Interestingly, mice, as a mammal, possess eminently distinct types of polySia, in both quality and quantity, compared with those possessed by other animals. Thus, the mouse polySia is of larger quantities, of longer and more diverse chain lengths, and of a larger molecular size with higher negative charge, compared with polySia of other species. These properties might enable more advanced brain function. Additionally, it is suggested that the polySia/Sia ratio, which likely reflects the complexity of brain function, can be used as a new promising index to evaluate the intelligence of different vertebrate brains.

    DOI: 10.3390/ijms21228593

    Open Access

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  34. Human-specific microglial Siglec-11 transcript variant has the potential to affect polysialic acid-mediated brain functions at a distance. 査読有り 国際誌 Open Access

    Hane M, Chen DY, Varki A

    Glycobiology   31 巻 ( 3 ) 頁: 231 - 242   2020年8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: 10.1093/glycob/cwaa082

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  35. Combinational Analyses with Multiple Methods Reveal the Existence of Several Forms of Polysialylated Neural Cell Adhesion Molecule in Mouse Developing Brains 査読有り 国際誌 Open Access

    Mori, A; Yang, Y; Takahashi, Y; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES   21 巻 ( 16 ) 頁: 1 - 20   2020年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Molecular Sciences  

    Polysialic acid (polySia/PSA) is an anionic glycan polymer of sialic acid, and it mostly modifies the neural cell adhesion molecule (NCAM) in mammalian brains. Quality and quantity of the polySia of the polySia–NCAM is spatio-temporally regulated in normal brain development and functions, and their impairments are reported to be related to diseases, such as psychiatric disorders and cancers. Therefore, precise understanding of the state of polySia–NCAM structure would lead to the diagnosis of diseases for which their suitable evaluation methods are necessary. In this study, to develop these evaluation methods, structures of polySia–NCAM from mouse brains at six different developmental stages were analyzed by several conventional and newly developed methods. Integrated results of these experiments clearly demonstrated the existence of different types of polySia–NCAMs in developing brains. In addition, combinational analyses were shown to be useful for precise understanding of the quantity and quality of polySia, which can provide criteria for the diagnosis of diseases.

    DOI: 10.3390/ijms21165892

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  36. Acute stress-induced change in polysialic acid levels mediated by sialidase in mouse brain 査読有り Open Access

    Abe, C; Yi, Y; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    SCIENTIFIC REPORTS   9 巻 ( 1 ) 頁: 9950   2019年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Stress is an important environmental factor influencing human behaviour and causing several mental disorders. Alterations in the structure of polysialic acid (polySia/PSA) due to genetic alterations in ST8SIA2, which encodes a polySia-synthesizing enzyme, are related to certain mental disorders. However, whether stress as an environmental factor leads to changes in polySia structure is unknown. Here we studied the effects of acute stress on polySia expression and found reductions in both the quantity and quality of polySia in the olfactory bulb and prefrontal cortex, even with short-term exposure to acute stress. The use of inhibitors for sialidase, microglia and astrocytes revealed that these declines were due to a transient action of sialidase from microglia and astrocytes in the olfactory bulb and prefrontal cortex, respectively. These data suggest that sialidase dynamically regulates polySia expression in a brain region-specific manner.

    DOI: 10.1038/s41598-019-46240-6

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  37. Mental disorders and an acidic glycan-from the perspective of polysialic acid (PSA/polySia) and the synthesizing enzyme, ST8SIA2 査読有り

    Sato, C; Hane, M

    GLYCOCONJUGATE JOURNAL   35 巻 ( 4 ) 頁: 353 - 373   2018年8月

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

    Mental disorders, such as schizophrenia, bipolar disorder, and autism spectrum disorder, are challenging to manage, worldwide. Understanding the molecular mechanisms underlying these disorders is essential and required. Studies investigating such molecular mechanisms are well performed and important findings are accumulating apace. Based on the fact that these disorders are due in part to the accumulation of genetic and environmental risk factors, consideration of multi-molecular and/or multi-system dependent phenomena might be important. Acidic glycans are an attractive family of molecules for understanding these disorders, because impairment of the fine-tuned glycan system affects a large number of molecules that are deeply involved in normal brain function. One of the candidates of this important family of glycan epitopes in the brain is polysialic acid (PSA/polySia). PSA is a well-known molecule because of its role as an oncodevelopmental antigen and is also widely used as a marker of adult neurogenesis. Recently, several reports have suggested that PSA and PSA-related genes are associated with multiple mental disorders. The relationships among PSA, PSA-related genes, and mental disorders are reviewed here.

    DOI: 10.1007/s10719-018-9832-9

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  38. Positive selection on schizophrenia-associated <i>ST8SIA2</i> gene in post-glacial Asia 査読有り Open Access

    Fujito, NT; Satta, Y; Hane, M; Matsui, A; Yashima, K; Kitajima, K; Sato, C; Takahata, N; Hayakawa, T

    PLOS ONE   13 巻 ( 7 ) 頁: e0200278   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Plos One  

    A number of loci are associated with highly heritable schizophrenia and the prevalence of this mental illness has had considerable negative fitness effects on human populations. Here we focused on one particular schizophrenia-associated gene that encodes a sialyltransferase (ST8SIA2) and is expressed preferentially in the brain with the level being largely determined by three SNPs in the promoter region. It is suggested that the expression level of the ST8SIA2 gene is a genetic determinant of schizophrenia risk, and we found that a geographically differentiated non-risk SNP type (CGC-type) has significantly reduced promoter activity. A newly developed method for detecting ongoing positive selection was applied to the ST8SIA2 genomic region with the identification of an unambiguous sweep signal in a rather restricted region of 18 kb length surrounding the promoter. We also found that while the CGC-type emerged in anatomically modern humans in Africa over 100 thousand years ago, it has increased its frequency in Asia only during the past 20–30 thousand years. These findings support that the positive selection is driven by psychosocial stress due to changing social environments since around the last glacial maximum, and raise a possibility that schizophrenia extensively emerged during the Upper Paleolithic and Neolithic era.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0200278

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    CiNii Research

  39. Different properties of polysialic acids synthesized by the polysialyltransferases ST8SIA2 and ST8SIA4 査読有り Open Access

    Mori, A; Hane, M; Niimi, Y; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   27 巻 ( 9 ) 頁: 834 - 846   2017年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Glycobiology  

    Polysialic acid (polySia) is mainly found as a modification of neural cell adhesion molecule (NCAM) in whole embryonic brains, as well as restricted areas of adult vertebrate brains, including the hippocampus. PolySia shows not only repulsive effects on NCAM-involved cell–cell interactions due to its bulky and hydrated properties, but also attractive effects on the interaction with neurologically active molecules, which exerts a reservoir function. Two different polysialyltransferases, ST8SIA2 and ST8SIA4, are involved in the synthesis of polySia chains; however, to date, the differences of the properties between polySia chains synthesized by these two enzymes remain unknown. In this study, to clarify this point, we first prepared polySia-NCAMs from HEK293 cells stably expressing ST8SIA4 and ST8SIA2, or ST8SIA2 (SNP-7), a mutant ST8SIA2 derived from a schizophrenia patient. The conventional sensitive chemical and immunological characterizations showed that the quantity and quality (structural features) of polySia are not so much different between ST8SIA4- and ST8SIA2-synthesized ones, apart from those of ST8SIA2 (SNP-7). Then, we assessed the homophilic and heterophilic interactions mediated by polySia-NCAM by adopting a surface plasmon resonance measurement as an in vitro analytical method. Our novel findings are as follows: (i) the ST8SIA2- and ST8SIA4-synthesized polySia-NCAMs exhibited different attractive and repulsive effects than each other; (ii) both polySia- and oligoSia-NCAMs synthesized by ST8SIA2 were able to bind polySia-NCAMs; (iii) the polySia-NCAM synthesized by a ST8SIA2 (SNP-7) showed markedly altered attractive and repulsive properties. Collectively, polySia-NCAM is suggested to simultaneously possess both attractive and repulsive properties that are highly regulated by the two polysialyltransferases.

    DOI: 10.1093/glycob/cwx057

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  40. Chlorpromazine Increases the Expression of Polysialic Acid (PolySia) in Human Neuroblastoma Cells and Mouse Prefrontal Cortex 査読有り Open Access

    Abe, C; Nishimura, S; Mori, A; Niimi, Y; Yang, Y; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES   18 巻 ( 6 )   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Molecular Sciences  

    The neural cell adhesion molecule (NCAM) is modified by polysialic acid (polySia or PSA) in embryonic brains. In adult brains, polySia modification of NCAM is only observed in restricted areas where neural plasticity, remodeling of neural connections, or neural generation is ongoing although the amount of NCAM remains unchanged. Impairments of the polySia-expression and several single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the polysialyltransferase (polyST) ST8SIA2 gene are reported to be associated with schizophrenia and bipolar disorder. Chlorpromazine (CPZ) is well-known as an agent for treating schizophrenia, and our hypothesis is that CPZ may affect the polySia expression or the gene expression of polySTs or NCAM. To test this hypothesis, we analyzed the effects of CPZ on the expression of polySia-NCAM on human neuroblastoma cell line, IMR-32 cells, by immunochemical and chemical methods. Interestingly, the cell surface expression of polySia, especially those with lower chain lengths, was significantly increased on the CPZ-treated cells, while mRNAs for polySTs and NCAM, and the amounts of total polySia-NCAM remained unchanged. The addition of brefeldin A, an inhibitor of endocytosis, suppressed the CPZ-induced cell surface polySia expression. In addition, polySia-NCAM was also observed in the vesicle compartment inside the cell. All these data suggest that the level of cell surface expression of polySia in IMR-32 is highly regulated and that CPZ changes the rate of the recycling of polySia-NCAM, leading to the up-regulation of polySia-NCAM on the cell surface. We also analyzed the effect of CPZ on polySia-expression in various brain regions in adult mice and found that CPZ only influenced the total amounts of polySia-NCAM in prefrontal cortex. These results suggest a brain-region-specific effect of CPZ on the expression of total polySia in mouse brain. Collectively, anti-schizophrenia agent CPZ consistently up-regulates the expression polySia at both cellular and animal levels.

    DOI: 10.3390/ijms18061123

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  41. Polysialyltransferase ST8SIA2 and psychiatric disorders

    Hane M., Kitajima K., Sato C.

    Seikagaku   89 巻 ( 5 ) 頁: 634 - 643   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Seikagaku  

    DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890634

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    CiNii Research

  42. ポリシアル酸転移酵素遺伝子ST8SIA2と精神疾患の関わり 査読有り Open Access

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤 ちひろ

    生化学   89 巻   頁: 634 - 643   2017年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.14952/seikagaku.2017.890634

    Open Access

  43. ポリシアル酸転移酵素遺伝子ST8SIA2と精神疾患の関わり 査読有り Open Access

    羽根 正弥, 佐藤 ちひろ

    生化学   89 巻   頁: 634 - 643   2017年

  44. A Uniquely Human Evolutionary Change in ST8Sia-II Impacts Enzyme Stability and Polysialic Acid Function

    Vaill, M; Hane, M; Naito-Matsui, Y; Diaz, S; Davies, L; Kitajima, K; Sato, C; Varki, A

    GLYCOBIOLOGY   26 巻 ( 12 ) 頁: 1423 - 1423   2016年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  45. Effects of intronic single nucleotide polymorphisms (iSNPs) of a polysialyltransferase, ST8SIA2 gene found in psychiatric disorders on its gene products 査読有り

    Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   478 巻 ( 3 ) 頁: 1123 - 1129   2016年9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)   出版者・発行元:Biochemical and Biophysical Research Communications  

    Polysialic acid (polySia) is a linear homopolymer of sialic acid and mainly modifies neural cell adhesion molecule. PolySia plays important roles in synapse formation, learning and memory, social behavior and is associated with several diseases. Gene analyses of one of the biosynthetic enzymes for polySia, ST8SIA2, have revealed that several SNPs and genetic variations in the ST8SIA2 gene are associated with several psychiatric disorders; however, the mechanisms underlying these associations remain unknown. Here, we analyzed the effects of two iSNPs of ST8SIA2, rs2168351 and rs3784730, which are associated with bipolar disorder and autism spectrum disorder, respectively, on the expression of mRNA, ST8SIA2 and its final product, polySia in mouse neuroblastoma and human adenocarcinoma cell lines. We found that both iSNPs affected the expression of pre-mRNA and mRNA of ST8SIA2, and altered the cellular levels of ST8SIA2 and polySia. Taken together, these results indicate that impairment of the regulated expression of ST8SIA2 and the resulting downstream effects on gene products by these two iSNPs contribute to the development of these psychiatric disorders.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.08.079

    Web of Science

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    PubMed

  46. Relationship between ST8SIA2, polysialic acid and its binding molecules, and psychiatric disorders 査読有り

    Sato, C; Hane, M; Kitajima, K

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-GENERAL SUBJECTS   1860 巻 ( 8 ) 頁: 1739 - 1752   2016年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochimica Et Biophysica Acta General Subjects  

    Polysialic acid (polySia, PSA) is a unique and functionally important glycan, particularly in vertebrate brains. It is involved in higher brain functions such as learning, memory, and social behaviors. Recently, an association between several genetic variations and single nucleotide polymorphisms (SNPs) of ST8SIA2/STX, one of two polysialyltransferase genes in vertebrates, and psychiatric disorders, such as schizophrenia (SZ), bipolar disorder (BD), and autism spectrum disorder (ASD), was reported based on candidate gene approaches and genome-wide studies among normal and mental disorder patients. It is of critical importance to determine if the reported mutations and SNPs in ST8SIA2 lead to impairments of the structure and function of polySia, which is the final product of ST8SIA2. To date, however, only a few such forward-directed studies have been conducted. In addition, the molecular mechanisms underlying polySia-involved brain functions remain unknown, although polySia was shown to have an anti-adhesive effect. In this report, we review the relationships between psychiatric disorders and polySia and/or ST8SIA2, and describe a new function of polySia as a regulator of neurologically active molecules, such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and dopamine, which are deeply involved in psychiatric disorders. This article is part of a Special Issue entitled "Glycans in personalised medicine" Guest Editor: Professor Gordan Lauc.

    DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.04.015

    Web of Science

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    PubMed

  47. Spread of reduced activity of STX promoter throughout Great Journey

    Fujito, N; Satta, Y; Hane, M; Matsui, A; Kitajima, K; Sato, C; Hayakawa, T

    GENES & GENETIC SYSTEMS   90 巻 ( 6 ) 頁: 379 - 379   2015年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  48. Protective effects of polysialic acid on proteolytic cleavage of FGF2 and proBDNF/BDNF 査読有り Open Access

    Hane, M; Matsuoka, S; Ono, S; Miyata, S; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   25 巻 ( 10 ) 頁: 1112 - 1124   2015年10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)   出版者・発行元:Glycobiology  

    Polysialic acid (polySia) is a linear polymer of sialic acid that modifies neural cell adhesion molecule (NCAM) in the vertebrate brain. PolySia is a large and exclusive molecule that functions as a negative regulator of cell-cell interactions. Recently, we demonstrated that polySia can specifically bind fibroblast growth factor 2 (FGF2) and BDNF; however, the protective effects of polySia on the proteolytic cleavage of these proteins remain unknown, although heparin/heparan sulfate has been shown to impair the cleavage of FGF2 by trypsin. Here, we analyzed the protective effects of polySia on the proteolytic cleavage of FGF2 and proBDNF/BDNF. We found that polySia protected intact FGF2 from tryptic activity via the specific binding of extended polySia chains on NCAM to FGF2. Oligo/polySia also functioned to impair the processing of proBDNF by plasmin via binding of oligo/polySia chains on NCAM. In addition, the polySia structure synthesized by mutated polysialyltransferase, ST8SIA2/STX(SNP7), which was previously identified from a schizophrenia patient, was impaired for these functions compared with polySia produced by normal ST8SIA2. Taken together, these data suggest that the protective effects of polySia toward FGF2 and proBDNF may be involved in the regulation of the concentrations of these neurologically active molecules.

    DOI: 10.1093/glycob/cwv049

    Web of Science

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    PubMed

  49. Rapid Trimming of Cell Surface Polysialic Acid (PolySia) by Exovesicular Sialidase Triggers Release of Preexisting Surface Neurotrophin 査読有り Open Access

    Sumida, M; Hane, M; Yabe, U; Shimoda, Y; Pearce, OMT; Kiso, M; Miyagi, T; Sawada, M; Varki, A; Kitajima, K; Sato, C

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   290 巻 ( 21 ) 頁: 13202 - 13214   2015年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biological Chemistry  

    As acidic glycocalyx on primary mouse microglial cells and a mouse microglial cell line Ra2, expression of polysialic acid (polySia/PSA), a polymer of the sialic acid Neu5Ac (N-acetylneuraminic acid), was demonstrated. PolySia is known to modulate cell adhesion, migration, and localization of neurotrophins mainly on neural cells. PolySia on Ra2 cells disappeared very rapidly after an inflammatory stimulus. Results of knockdown and inhibitor studies indicated that rapid surface clearance of polySia was achieved by secretion of endogenous sialidase Neu1 as an exovesicular component. Neu1-mediated polySia turnover was accompanied by the release of brain-derived neurotrophic factor normally retained by polySia molecules. Introduction of a single oxygen atom change into polySia by exogenous feeding of the non-neural sialic acid Neu5Gc (N-glycolylneuraminic acid) caused resistance to Neu1-induced polySia turnover and also inhibited the associated release of brain-derived neurotrophic factor. These results indicate the importance of rapid turnover of the poly-Sia glycocalyx by exovesicular sialidases in neurotrophin regulation.

    DOI: 10.1074/jbc.M115.638759

    Open Access

    Web of Science

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    PubMed

  50. Polysialyltransferase assay 査読有り

    Hane M., Kitajima K., Sato C.

    Glycoscience Biology and Medicine     頁: 529 - 534   2015年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Glycoscience Biology and Medicine  

    It has been shown that polysialic acid (polySia) is an indispensable component for viability of mouse during development. Especially, it is deeply involved in normal brain function in mouse and human, affecting cell adhesion, cell migration, cell growth, neurogenesis, and synaptogenesis. PolySia is synthesized by two polysialyltransferases, ST8SIA2 and ST8SIA4. Mice deficient in both enzymes show lethality soon after birth. Mice deficient in either ST8SIA2 or ST8SIA4 show significant impairments in learning, memory, circadian rhythm, and social behavior. Interestingly, different phenotypes are often observed between ST8SIA2- and ST8SIA4-deficient mice. Therefore, characterization of these enzymes in vitro and in vivo and precise understanding of the structurefunction relationship of polySia become more and more important. In this chapter, assay procedures for in vitro activity of the polysialyltransferases are focused on to obtain clear results of their in vitro activities that are often said to be very weak compared with other sialyltransferases.

    DOI: 10.1007/978-4-431-54841-6_118

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  51. Adaptive evolution of the promoter region of the Sialyltransferase 8B (STX) gene

    Fujito, NT; Hayakawa, T; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C; Satta, Y

    GENES & GENETIC SYSTEMS   89 巻 ( 6 ) 頁: 327 - 327   2014年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  52. Insight into single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX in psychiatric disorders

    Hane, M; Nishimura, S; Hayakawa, T; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   24 巻 ( 11 ) 頁: 1206 - 1206   2014年11月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  53. An anti-schizophrenic drug affects the surface expression of polySia-NCAM in IMR-32 human neuroblastoma cells

    Nishimura, S; Hane, M; Niimi, Y; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY   24 巻 ( 11 ) 頁: 1193 - 1193   2014年11月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

  54. Comparison of analytical methods to detect polysialic acid. 査読有り

    Nishimura S, Hane M, Niimi Y, Miyata S, Kitajima K, Sato C

    Journal of Glycomics and Lipidomics   4 巻   頁: 113   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.4172/2153-0637.1000113

  55. Crystal Structure of Anti-polysialic Acid Antibody Single Chain Fv Fragment Complexed with Octasialic Acid <i>INSIGHT INTO THE BINDING PREFERENCE FOR POLYSIALIC ACID</i> 査読有り 国際誌 Open Access

    Nagae, M; Ikeda, A; Hane, M; Hanashima, S; Kitajima, K; Sato, C; Yamaguchi, Y

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   288 巻 ( 47 ) 頁: 33784 - 33796   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biological Chemistry  

    Polysialic acid is a linear homopolymer of α2-8-linked sialic acids attached mainly onto glycoproteins. Cell surface polysialic acid plays roles in cell adhesion and differentiation events in a manner that is often dependent on the degree of polymerization (DP). Anti-oligo/polysialic acid antibodies have DP-dependent antigenic specificity, and such antibodies are widely utilized in biological studies for detecting and distinguishing between different oligo/polysialic acids. A murine monoclonal antibody mAb735 has a unique preference for longer polymers of polysialic acid (DP > 10), yet the mechanism of recognition at the atomic level remains unclear. Here, we report the crystal structure of mAb735 single chain variable fragment (scFv735) in complex with octasialic acid at 1.8 Å resolution. In the asymmetric unit, two scFv735 molecules associate with one octasialic acid. In both complexes of the unit, all the complementaritydetermining regions except for L3 interact with three consecutive sialic acid residues out of the eight. A striking feature of the complex is that 11 ordered water molecules bridge the gap between antibody and ligand, whereas the direct antibodyligand interaction is less extensive. The dihedral angles of the trisialic acid unit directly interacting with scFv735 are not uniform, indicating that mAb735 does not strictly favor the previously proposed helical conformation. Importantly, both reducing and nonreducing ends of the bound ligand are completely exposed to solvent. We suggest that mAb735 gains its apparent high affinity for a longer polysialic acid chain by recognizing every three sialic acid units in a paired manner. © 2013 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.

    DOI: 10.1074/jbc.M113.496224

    Open Access

    Web of Science

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    PubMed

  56. Novel Regulation of Fibroblast Growth Factor 2 (FGF2)-mediated Cell Growth by Polysialic Acid 査読有り Open Access

    Ono, S; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   287 巻 ( 6 ) 頁: 3710 - 3722   2012年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biological Chemistry  

    Polysialic acid (polySia) is a unique polysaccharide that modifies neural cell adhesion molecule (NCAM) spatiotemporally. Recently, we demonstrated that polySia functions as a reservoir for several neurotrophic factors and neurotransmitters. Here, we showed the direct interaction between polySia and fibroblast growth factor-2 (FGF2) by native-PAGE, gel filtration, and surface plasmon resonance. The minimum chain length of polySia required for the interaction with FGF2 was 17. Compared with heparan sulfate, a well known glycosaminoglycan capable of forming a complex with FGF2, polySia formed a larger complex with distinct properties in facilitating oligomerization of FGF2, as well as in binding to FGF receptors. In polySia-NCAM-expressing NIH-3T3 cells, which were established by transfecting cells with either of the plasmids for the expression of the polysialyltransferases ST8SiaII/STX and ST8SiaIV/PST that can polysialylate NCAM, FGF2-stimulated cell growth, but not cell survival, was inhibited. Taken together, these results suggest that polySia-NCAM might be involved in the regulation of FGF2-FGF receptor signaling through the direct binding of FGF2 in a manner distinct from heparan sulfate. © 2012 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.

    DOI: 10.1074/jbc.M111.276618

    Open Access

    Web of Science

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    PubMed

  57. Structural and functional impairments of polysialic acid (polySia)-neural cell adhesion molecule (NCAM) synthesized by a mutated polysialyltransferase of a schizophrenic patient 査読有り Open Access

    Hane, M; Sumida, M; Kitajima, K; Sato, C

    PURE AND APPLIED CHEMISTRY   84 巻 ( 9 ) 頁: 1895 - 1906   2012年

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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)   出版者・発行元:Pure and Applied Chemistry  

    Polysialic acid (polySia) is a homopolymer of sialic acid with a degree of polymerization (DP) of 8-100. When present on neural cell adhesion molecule (NCAM), polySia has anti-adhesive effects on cell-cell interactions owing to its bulky polyanionic nature, and is involved in the regulation of neurogenesis and neuronal functions. Recently, we demonstrated that polySia functions not only as an anti-cell adhesion molecule, but also as a reservoir scaffold for brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and fibroblast growth factor 2 (FGF2), which are biologically active molecules in neurogenesis. To understand the significance of polySia structure in the reservoir function, we focused on polySia-NCAM biosynthesized by mutated polysialyltransferase (ST8SiaII or STX) that was reported in a schizophrenia patient. The polySia-NCAM biosynthesized by mutant ST8SiaII/STX contained less polySia with shorter chain length and exhibited impaired reservoir function for BDNF and FGF2 as compared with that synthesized by wild-type (wt) ST8SiaII/STX. Our findings suggest that the quantity and quality of polySia on NCAM are important for normal neuronal functioning. © 2012 IU PAC.

    DOI: 10.1351/PAC-CON-11-12-10

    Web of Science

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書籍等出版物 3

  1. Substantial Basis for Glyco-Assembly: Siglec7 and Synthetic Sialylpolymers

    Morishita S., Hane M., Kitajima K., Sato C.

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

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    Sialic acid is one of the tags that are recognized as “self,” when immune cells survey “non-self” items using the sialic acid-recognizing lectins, Siglecs, on their cell surface. These self-non-self discriminating machineries give not only an advantage to the host cells in innate immune system but also a disadvantage because they allow cancer cells to escape from the immune cells. Siglec7 is one of such machineries predominantly expressed in natural killer (NK) cells and acts as an inhibitory receptor in a sialic acid-dependent manner; however, how Siglec7 binds the sialic acid residues on its counter-receptors has still remained unknown. Since 1999, many reports have described the binding properties of Siglec7 using various sialic acid-containing materials, mostly focusing on the sialyl linkage and the types of core glycan structure. Very recently, two new features of Siglecs binding have been reported: One is the discovery of the new binding sites in various Siglec molecules different than the conventional binding site; the other is the finding of the mucin-type ligands as a natural counter-receptor of Siglec7. These new features thus led us to overview the new binding sites of Siglec7, structural aspects and affinity for the SIglec7 ligands, and natural ligands. In this chapter, we describe the synthetic and natural ligands for Siglec7 and discuss their ligand-binding properties, which are important for therapeutic drug development especially under the spot light of multivalency.

    DOI: 10.1007/978-981-19-7732-9_3

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  2. Role of Polysialic Acid in Schizophrenia

    Sato C., Hane M., Kitajima K.

    Comprehensive Glycoscience Second Edition  2021年6月  ( ISBN:9780128222447, 9780128194751

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    記述言語:日本語

    DOI: 10.1016/B978-0-12-819475-1.00026-2

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  3. Polysialyltransferase assay

    Hane M., Kitajima K., Sato C.

    Glycoscience: Biology and Medicine  2015年1月  ( ISBN:9784431548416, 9784431548409

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    記述言語:英語

    It has been shown that polysialic acid (polySia) is an indispensable component for viability of mouse during development. Especially, it is deeply involved in normal brain function in mouse and human, affecting cell adhesion, cell migration, cell growth, neurogenesis, and synaptogenesis. PolySia is synthesized by two polysialyltransferases, ST8SIA2 and ST8SIA4. Mice deficient in both enzymes show lethality soon after birth. Mice deficient in either ST8SIA2 or ST8SIA4 show significant impairments in learning, memory, circadian rhythm, and social behavior. Interestingly, different phenotypes are often observed between ST8SIA2- and ST8SIA4-deficient mice. Therefore, characterization of these enzymes in vitro and in vivo and precise understanding of the structurefunction relationship of polySia become more and more important. In this chapter, assay procedures for in vitro activity of the polysialyltransferases are focused on to obtain clear results of their in vitro activities that are often said to be very weak compared with other sialyltransferases.

    DOI: 10.1007/978-4-431-54841-6_118

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MISC 15

  1. Direct Observation Method for Glycans at Single-Molecule Level

    Hane M.  

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology36 巻 ( 209 ) 頁: J16 - J16   2024年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2341.6J

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    CiNii Research

  2. Direct Observation Method for Glycans at Single-Molecule Level

    Hane M.  

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology36 巻 ( 209 ) 頁: E16 - E16   2024年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2341.6E

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    CiNii Research

  3. 慢性炎症性脱髄性多発神経炎の治療反応性を規定する新規糖鎖バイオマーカー

    古川宗磨, 深見祐樹, 横田育子, 花松久寿, 古川潤一, 古川潤一, 羽根正弥, 北島健, 佐藤ちひろ, 平賀経太, 佐竹勇紀, 八木覚, 小池春樹, 小池春樹, 勝野雅央  

    Neuroimmunology29 巻 ( 1 )   2024年

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  4. ポリシアル酸の機能とSiglecによる認識機構 招待有り 査読有り

    羽根正弥, 佐藤ちひろ  

    腎臓内科第18巻 巻 ( 第1号 ) 頁: 120 - 126   2023年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語  

  5. ポリシアル酸/ポリシアル酸転移酵素と精神疾患

    羽根 正弥  

    Trends in Glycoscience and Glycotechnology35 巻 ( 205 ) 頁: J38 - J42   2023年5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>ポリシアル酸はシアル酸の直鎖状のホモポリマーであり、胎児脳では広く発現しているが、成体脳では神経可塑性の高い限られた領域にしか発現していない。従来、ポリシアル酸はその物理化学的性質から反接着分子と考えられていた。しかし、近年、脳の発達や高次脳機能にかかわる生理活性物質を細胞表面付近で直接結合させ、その作用を包括的に制御していることが明らかになった。また、死後脳の解析や大規模比較ゲノム解析により、ポリシアル酸やその生合成酵素であるST8SIA2と精神疾患との関連性が明らかにされてきている。本稿では、ST8SIA2に見出された様々な一塩基多型(SNPs)のポリシアル酸の生合成及び機能に与える影響について、培養細胞やマウスを用いた生化学的解析の結果を中心に紹介する。</p>

    DOI: 10.4052/tigg.2313.2j

    CiNii Research

  6. Sialoglycomic Analysis Using Sialic Acid Recognition Molecules as Probes

    Hane, M  

    TRENDS IN GLYCOSCIENCE AND GLYCOTECHNOLOGY35 巻 ( 203 ) 頁: E16 - E16   2023年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Trends in Glycoscience and Glycotechnology  

    DOI: 10.4052/tigg.2225.6E

    Web of Science

    Scopus

    CiNii Research

  7. CIDPにおける治療反応を規定する新規糖鎖バイオマーカー

    FURUKAWA Soma, FUKAMI Yuki, YOKOTA Ikuko, HANAMATSU Hisatoshi, FURUKAWA Jun-ichi, FURUKAWA Jun-ichi, HANE Masaya, KITAJIMA Ken, SATO Chihiro, HIRAGA Keita, YAGI Satoru, KOIKE Haruki, KATSUNO Masahisa  

    日本神経学会学術大会プログラム・抄録集64th 巻   2023年

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  8. CIDPの治療反応性を規定する新規糖鎖バイオマーカー

    古川宗磨, 深見祐樹, 横田育子, 花松久寿, 古川潤一, 古川潤一, 羽根正弥, 北島健, 佐藤ちひろ, 平賀経太, 佐竹勇紀, 八木覚, 小池春樹, 小池春樹, 勝野雅央  

    日本末梢神経学会学術集会プログラム・抄録34th 巻   2023年

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  9. Unusual Properties of a Human-specific and Microglia-specific Siglec-11 Transcript Variant

    Dillon Chen, Masaya Hane, Ajit Varki  

    FASEB JOURNAL34 巻   2020年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI: 10.1096/fasebj.2020.34.s1.09531

    Web of Science

  10. ポリシアル酸転移酵素遺伝子ST8SIA2と精神疾患の関わり

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤 ちひろ  

    生化学89 巻 ( 5 ) 頁: 634 - 643   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本生化学会  

    DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890634

    Scopus

    CiNii Research

  11. ポリシアル酸転移酵素STXとPSTにより生合成されるポリシアル酸の構造及び分子保持機能の解析

    新美百希, 新美百希, 羽根正弥, 羽根正弥, 松岡修平, 松岡修平, 宮田真路, 宮田真路, 北島健, 北島健, 佐藤ちひろ, 佐藤ちひろ  

    日本糖質学会年会要旨集34th 巻   頁: 193   2015年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  12. 哺乳類細胞の内在性ポリシアル酸転移酵素の性質の解析

    石原幸奈, 石原幸奈, 羽根正弥, 羽根正弥, 宮田真路, 宮田真路, 北島健, 北島健, 佐藤ちひろ, 佐藤ちひろ  

    日本糖質学会年会要旨集34th 巻   頁: 192   2015年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  13. マウスの急性ストレス条件下における脳内ポリシアル酸構造の領域特異的変動の解析

    阿部智佳羅, 阿部智佳羅, 羽根正弥, 羽根正弥, 宮田真路, 宮田真路, 北島建, 北島建, 佐藤ちひろ, 佐藤ちひろ  

    日本糖質学会年会要旨集34th 巻   頁: 193   2015年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  14. ポリシアル酸転移酵素STX/ST8SIA2とPST/ST8SIA4のポリシアル酸生合成能の解析

    新美百希, 羽根正弥, 西村紗希, 宮田真路, 北島健, 佐藤ちひろ  

    日本糖質学会年会要旨集33rd 巻   頁: 144   2014年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  15. 癌や精神疾患に関わるポリシアル酸構造に特異的な一本鎖抗体の作製と特異性評価

    羽根正弥, 羽根正弥, 羽根正弥, 長江雅倫, 池田明美, 山口芳樹, 北島健, 北島健, 北島健, 佐藤ちひろ, 佐藤ちひろ, 佐藤ちひろ  

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)2014 巻   2014年

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講演・口頭発表等 38

  1. Association between SIGLEC16 gene polymorphisms and the risk of neurodegenerative diseases

    Inokuchi, J; Tadaka, S; Inamori, KI; Nitta, T; Yamaguchi, Y; Nishihara, S; Aoki-Kinoshita, KF; Togayachi, A; Angata, K; Sato, C; Hane, M; Furukawa, JI; Yamamoto, M; Kinoshita, K

    GLYCOBIOLOGY  2025年11月 

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    開催年月日: 2025年11月

  2. <i>In vitro</i> and <i>in silico</i> analyses of oligo/polysialoglycoconjugates in cancer cells

    Hane, M; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY  2023年12月25日 

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    開催年月日: 2023年12月

  3. Is the linkage mode of sialic acid residues significant in normal heart development in medaka?

    Kitajima, K; Omoto, T; Wu, D; Maruyama, E; Tajima, K; Hane, M; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY  2023年12月25日 

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    開催年月日: 2023年12月

  4. Discovery of a new sialic acid-binding site of Siglec-7 that frequently occurs among CD33-like Siglecs

    Yoshimura, A; Morishita, S; Miyashita, M; Komura, H; Hane, M; Di Wu; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY  2023年12月25日 

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    開催年月日: 2023年12月

  5. Developmental and organ-specific expression profiles of sulfated sialic acids in medaka fish as revealed by the chemical method

    Yamashita, S; Wu, D; Hane, M; Komura, N; Ando, H; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY  2023年12月25日 

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    開催年月日: 2023年12月

  6. Demonstration of biological significance of the unique C-domain in the vertebrate CMP-sialic acid synthetase

    Wu, D; Toda, S; Hane, M; Sato, C; Kitajima, K

    GLYCOBIOLOGY  2023年12月25日 

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    開催年月日: 2023年12月

  7. A Uniquely Human Evolutionary Change in ST8Sia-II Impacts Enzyme Stability and Polysialic Acid Function

    Vaill, M; Hane, M; Naito-Matsui, Y; Diaz, S; Davies, L; Kitajima, K; Sato, C; Varki, A

    GLYCOBIOLOGY  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

    記述言語:英語  

  8. The Out of Africa and mental disorders: Adaptation with reduction in STX promoter activity

    Fujito, N; Satta, Y; Hane, M; Matsui, A; Yashima, K; Kitajima, K; Sato, C; Takahata, N; Hayakawa, T

    GENES & GENETIC SYSTEMS  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年12月

  9. Spread of reduced activity of STX promoter throughout Great Journey

    Fujito, N; Satta, Y; Hane, M; Matsui, A; Kitajima, K; Sato, C; Hayakawa, T

    GENES & GENETIC SYSTEMS  2015年12月 

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    開催年月日: 2015年12月

    記述言語:英語  

  10. Adaptive evolution of the promoter region of the Sialyltransferase 8B (STX) gene

    Fujito, NT; Hayakawa, T; Hane, M; Kitajima, K; Sato, C; Satta, Y

    GENES & GENETIC SYSTEMS  2014年12月 

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    開催年月日: 2014年12月

    記述言語:英語  

  11. An anti-schizophrenic drug affects the surface expression of polySia-NCAM in IMR-32 human neuroblastoma cells

    Nishimura, S; Hane, M; Niimi, Y; Kitajima, K; Sato, C

    GLYCOBIOLOGY  2014年11月 

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    開催年月日: 2014年11月

    記述言語:英語  

  12. ポリシアル酸転移酵素ST8SIA2/STXのアミノ酸変異を伴わない一塩基多型変異(SNP)によるポリシアル酸生合成の制御

    羽根正弥, 西村紗希, 早川敏之, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第87回 日本生化学会大会  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  13. 癌や精神疾患に関わるポリシアル酸構造に特異的な一本鎖抗体の作製と特異性評価

    羽根正弥, 長江雅倫, 池田明美, 山口芳樹, 北島 健, 佐藤ちひろ

    日本農芸化学会2014年度大会  2014年3月 

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    開催年月日: 2014年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  14. FGF2依存的細胞増殖に対するポリシアル酸およびヘパラン硫酸の異なる効果

    羽根正弥, 小野明香, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第86回 日本生化学会大会  2013年9月 

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    開催年月日: 2013年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  15. FGF2依存的細胞増殖に対するポリシアル酸およびヘパラン硫酸の効果

    羽根正弥, 小野明香, 北島 健, 佐藤ちひろ

    糖鎖科学中部拠点 第11回 「若手の力」フォーラム  2013年9月9日 

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    開催年月日: 2013年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  16. ポリシアル酸およびヘパラン硫酸のFGF2依存的細胞増殖に与える効果の違い

    羽根正弥, 小野明香, 北島 健, 佐藤ちひろ

    包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ  2013年8月 

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    開催年月日: 2013年8月 - 2013年9月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  17. FGF2依存的細胞増殖におけるポリシアル酸およびヘパラン硫酸の効果

    羽根正弥, 小野明香, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第32回日本糖質学会年会  2013年8月 

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    開催年月日: 2013年8月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  18. 統合失調症患者に見出されたST8SiaII/STXが生合成するポリシアル酸の構造解析

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    日本農芸化学会2013年度大会  2013年3月 

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    開催年月日: 2013年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  19. 統合失調症患者由来ST8SiaII/STXによって生合成するpolySia構造の質と量の解析

    羽根正弥, 住田瑞季, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第85回 日本生化学会大会  2012年12月 

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    開催年月日: 2012年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  20. 統合失調症患者で報告されたST8SiaII/STXのSNP-7が生合成するpolySia-NCAMの構造及び機能解析

    羽根正弥, 住田瑞季, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第31回日本糖質学会年会  2012年9月 

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    開催年月日: 2012年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  21. 統合失調症患者に見いだされたST8SiaII/STX遺伝子変異とpolySia-NCAMの構造と機能

    羽根正弥, 住田瑞季, 北島 健, 佐藤ちひろ

    糖鎖科学中部拠点 第10回 「若手の力」フォーラム  2012年9月6日 

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    開催年月日: 2012年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  22. 統合失調症患者由来ST8SiaII/STXが生合成するpolySia-NCAMの糖鎖生物学的解析

    羽根正弥, 住田瑞季, 北島 健, 佐藤ちひろ

    包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ  2012年7月 

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    開催年月日: 2012年7月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  23. ポリシアル酸とヘパラン硫酸はFGF2依存的細胞増殖に対して異なる効果をもつ

    羽根正弥, 小野明香, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第76回日本生化学会中部支部 例会  2012年5月26日 

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    開催年月日: 2012年5月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  24. 統合失調症患者に見出された一塩基多型(SNP-7)由来のポリシアル酸転移酵素が産生するポリシアル酸構造と神経作用因子との相互作用解析

    羽根正弥, 磯村 遼, 北島 健, 佐藤ちひろ

    日本農芸化学会2013年度大会  2012年3月26日 

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    開催年月日: 2012年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  25. 精神疾患患者に見出されたST8SIA2/STXのiSNPおよびrSNPの生化学的解析

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第89回 日本生化学会大会  2016年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  26. Quality and quantity of polySia biosynthesized by mutated ST8SIA2 found in a schizophrenic patient, 招待有り

    Inter PEG Future Glycogen 2017  2017年 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  27. Molecular properties of Siglec;a potential human-specific microglial receptor for;brain polysialic acid

    Masaya HANE, Ajit VARKI

    SDGC NextGen 2018  2018年 

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    会議種別:ポスター発表  

  28. Molecular properties of Siglec-11, a potential human-specific microglial receptor for brain polysialic acid

    Masaya HANE, Ajit VARKI

    Inter PEG 2018  2018年 

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    会議種別:ポスター発表  

  29. Effects of intronic single nucleotide polymorphisms (iSNPs) of a polysialyltransferase, ST8SIA2 gene found in psychiatric disorder patients

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    11th ACGG Conference  2019年 

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    会議種別:ポスター発表  

  30. Effects of psychiatric disorders-related intronic single nucleotide polymorphisms (iSNPS) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX gene

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    神経糖鎖班会議  2015年 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  31. Effects of psychiatric disorders-related intronic single nucleotide polymorphisms (iSNPS) of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX gene

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    GLYCO23  2015年 

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    記述言語:英語  

  32. Effects of human unique mutation of the polysialyltransferase ST8SIA2/STX

    Masaya HANE, Ken KITAJIMA, Ajit VARKI, Chihiro SATO

    Inter PEG 2017  2017年 

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    会議種別:ポスター発表  

  33. Effects of human unique mutation of the polysialyltransferase ST8SIA2

    羽根正弥, 北島 健, Ajit Varki, 佐藤ちひろ

    ConBio2017  2017年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  34. Biosynthetic regulation of polySia by the polysialyltransferase ST8SIA2/STX gene with SNPs that do not lead to amino acid changes

    Masaya HANE

    SDGC NextGen 2017  2017年 

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    会議種別:ポスター発表  

  35. 精神疾患患者に見出されるST8SIA2/STXの一塩基多型変異体の解析

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第34回日本糖質学会年会  2015年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  36. Unique Properties of a Human-specific and Microglia-specific Siglec-11

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ, Ajit VARKI

    第92回 日本生化学会大会  2019年 

  37. 統合失調症患者に見出される ST8SIA2 のプロモーター領域 rSNP のインパクトの解析

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第38回日本糖質学会年会  2019年 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  38. 統合失調症患者に見出されたST8SIA2/STXのrSNPが及ぼす影響とそのメカニズムの解析

    羽根正弥, 北島 健, 佐藤ちひろ

    第35回日本糖質学会年会  2016年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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科研費 10

  1. 精神疾患に関わる血中新奇ポリシアル酸の構造、起源および機能解析

    研究課題/研究課題番号:25K02224  2025年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐藤 ちひろ, 呉 迪, 羽根 正弥, 北爪 しのぶ, 山口 芳樹

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    担当区分:研究分担者 

    ポリシアル酸(polySia)は脳に偏在し、精神疾患に関わることが示されている。これまでポリシアル酸の解析は脳が中心で、血中の微少ポリシアル酸の解析は殆ど行われて来なかった。従って血中ポリシアル酸はどこから来るのか、血中ポリシアル酸の構造はどのようになっているのか、血中ポリシアル酸の機能は何なのか?という根本的な学術的な問いが未だ解かれていない。本研究はこれまで不明だった血中ポリシアル酸の由来、構造、機能を明らかにすることを目的としている。本研究を遂行することにより、新規な血中ポリシアル酸の基盤的な知識の獲得のみならず、バイオマーカーをはじめとする医療応用にも大きく貢献する。

  2. 肺癌由来エクソソームの糖鎖解析によるリキッドバイオプシー開発と個別化治療への応用

    研究課題/研究課題番号:24K12009  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    加藤 毅人, 芳川 豊史, 佐藤 ちひろ, 羽根 正弥

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では肺癌手術患者の腫瘍及び正常肺検体を利用して組織内EVを抽出しEV表面の糖鎖解析を行う。さらに肺癌患者血漿と健常者血漿からもEV抽出及び糖鎖解析を行う。これら糖鎖データの統合 解析から、腫瘍由来EVに特異的であり患者血漿にも発現する糖鎖修飾をMRDとして同定し、 その糖鎖修飾をターゲットとした超高感度リキッドバイオプシーの開発を、多数の肺癌患者血漿を用いて行う。本研究における腫瘍内EVからMRDの標的となりうる糖鎖修飾を選択する手法は極めて独創的であり、複雑化する肺癌の集学的治療において、より効果的な個別化治療を進めていくために有用なリキッドバイオプシーの開発に繋がると考える。
    同一患者から肺癌及び正常肺検体、術前血液及び術後血液検体を収集し、肺癌及び正常肺検体については、検体を溶解処理後、超遠心法によりEVを回収した。また血液検体については超遠心法とqEVによるsize exclusion chromatography法によりEVを回収した。回収されたEVはそれぞれのnanosightによる粒子計測を行った。大多数の粒子は50-200nmの範囲内に入っており、得られた粒子はEVと考えられた。得られたEVはCy3 monoreactive dyeを用いて標識後、Zebaspin columnを用いて未反応の蛍光試薬の除去を行ったが、その後のタンパク濃度測定によりEVのカラムへの吸着が疑われた。そこで希釈することで未反応の蛍光試薬の影響を除外する方針として、Sample blocking bufferにより標識後のサンプルを希釈して反応をクエンチし、さらにSample binding bufferで希釈した後に測定した。今回のレクチンアレイはEVを未破壊の状態で蛍光標識して行っており、本法によりEV表面の糖鎖について解析できる。この方法にて肺腺癌stageIA3期の検体を使用して腫瘍及び正常肺からEVを抽出して、45種類の糖鎖修飾のパターンを比較したところ、UEA_I, AOL, AAL, LEL, STL, UDA等において腫瘍由来EVでより高い発現を確認できた。
    当初目的としていた項目の一つである、組織検体からEVを抽出しレクチンマイクロアレイによるEV表面の糖鎖修飾パターンの解析方法を確立については達成できたため。
    今後腫瘍および血液由来EVの検体数を増やし、肺癌EVと正常肺EVにおけるレクチンマイクロアレイの結果を比較することで肺癌特異的EV糖鎖タンパクの発見を目指す。

  3. グリコサミノグリカンに対する代謝酵素を用いた新奇プローブの創出と評価

    研究課題/研究課題番号:24K08829  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    羽根 正弥

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    グリコサミノグリカン(GAG)は構成二糖の種類、反復数、硫酸化の位置に多様性があり、生体内での多様なGAG機能の演出や様々な疾患発症に関わる。しかし、現在のGAG解析の主流は、二糖反復構造まで酵素分解し、その二糖の組成分析であり、煩雑かつ時間がかかり、破壊的で多糖の性質が消失してしまう特徴がある。したがって、GAGをそのまま解析する手法が必要であり技術的革新が求められている。本研究はその第一歩としてGAG多糖に特異的に結合する新奇プローブを開発する。具体的には、GAG多糖の分解および生合成に関与する酵素に着目し、その触媒活性のみを消失させ基質結合性を保持させた変異体酵素を設計、開発する。
    グリコサミノグリカンはコンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ケラタン硫酸、へパラン硫酸のように構成する二糖(アミノ糖とウロン酸)の種類、二糖構造の反復数、硫酸化の位置に多様性があり、生体内での多様なグリコサミノグリカン機能の演出や様々な疾患の発症に関わっている。しかし、現在のグリコサミノグリカン解析の主流は、それぞれ特異的な酵素で二糖反復構造まで酵素分解し、その二糖の組成を分析することである。この方法は、煩雑かつ時間がかかり、破壊的で多糖の性質が消失してしまうといった短所がある。したがって、グリコサミノグリカンをそのまま解析する手法が必要であり技術的革新が求められている。そこでグリコサミノグリカン多糖に特異的に結合する抗体の開発が最もシンプルな方法であると考えたが、グリコサミノグリカン多糖に特異的に結合する抗体は樹立が困難であることが知られている。また、抗体は高価かつその入手の困難さも考慮せねばならない問題がある。そこで本研究ではその第一歩としてグリコサミノグリカン多糖に特異的に結合する新奇プローブを開発し、抗体を使わない非破壊的な条件でのグリコサミノグリカンの解析法の開発を目指す。
    具体的には、グリコサミノグリカン多糖の分解および生合成に関与する代謝関連酵素に着目をし、その触媒活性のみを消失させることで基質結合性を保持させた変異体酵素を設計、開発しプローブとしての機能を評価していく。
    プローブ候補となるグリコサミノグリカン代謝酵素の遺伝子DNAを人工合成し、複数の発現用コンストラクトの調製を行った。調製したコンストラクトを用い、大腸菌発現系での大量調製システムを構築した。一部の酵素は発現が困難であったり、分解されやすいものも見られた。それらに関しては使用コドンの変更や酵素の一部をはじめから欠いたTruncate formでの発現などを行い、一部改善が見られている。
    また、AlphaFold2による推定立体構造や、すでに解かれている結晶構造を精査して、活性に関与するアミノ酸残基を予測し、変異を導入し、グリコサミノグリカン多糖への結合能を持つが活性を失った変異体酵素の作出を目指したin sillico解析を行った。
    現在はin sillico解析の結果に基づいた変異体を作製しており、一部大腸菌発現系により変異体酵素を得ており、未だ予備的ではあるがそのプローブとしての結合活性を見出した。また、今後の解析におけるネガティブコントロールとなる結合活性も失わせた変異体の作製にも取り組んでいる。
    引き続き、野生型酵素、プローブとなる変異体酵素、ネガティブコントロールとなる変異体酵素の作製を行っていく。また、AlphaFold2で行った解析を新たに公開されたAlphaFold3を用いたdocking simulationを行い、より正確により迅速な開発を目指していく。また、ProteinMPNNなどのプログラムを用いて更なるプローブの高機能化(発現量や安定性の向上など)を目指していく。
    一方で、作製された酵素タンパク質に関しては結合活性の解析を行っていく。具体的な酵素活性、結合活性の解析手法としては市販のBiotin化GAGをリガンドとし、ELISAや、分子間力測定装置OctetやBIACOREなどの表面プラズモン共鳴法を用いた動的な相互作用解析を行う予定である。酵素活性を保つ野生型酵素(ネガティブコントロール)、結合活性のみを保つプローブ候補および完全ネガティブコントロールを一つのセットとし、培養細胞サンプルやマウス組織サンプルを用いた解析を行い、その有用性を示し、疾患の診断等への応用に還元していく予定である。

  4. 脊椎動物におけるシアル酸特異的硫酸転移酵素群の発見とその生物学的重要性の証明

    研究課題/研究課題番号:23K23523  2024年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    北島 健, 佐藤 ちひろ, 呉 迪, 羽根 正弥

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    担当区分:研究分担者 

    糖鎖付加はタンパク質および脂質に対する主要な修飾反応である。その糖鎖の最末端は通常シアル酸が占めており、細胞認識や細胞接着を媒介・制御している。しかし、そのシアル酸が更に硫酸化やアセチル化修飾されている事実は殆ど知られておらず、その修飾シアル酸の存在意義も不明である。近年、我々はシアル酸の修飾の中でも脊椎動物に普遍的に存在する硫酸化に着目して、その生合成酵素であるシアル酸硫酸転移酵素遺伝子を少なくとも2種類同定した。本研究では、それらの酵素の性質を解明すると共に、それらの遺伝子ノックアウト動物を作出し、表現型を観察することによって、シアル酸の硫酸化の生物学的意義を解明する。
    本研究は世界で初めて発見された2種類のシアル酸の硫酸転移酵素遺伝子(SulT-Sia1およびSulT-Sia2)に着目して、シアル酸硫酸化の機能解明を目指した。まず、2種類の欠損(KO)メダカでは2日間ほど孵化が遅延すること、その原因が卵膜の層構造の規則性消失にあることを突きとめた。また、2種類のKOマウスの表現型については、形態的観察からは特定あれず行動実験などを行っている。次に、新奇シアル酸硫酸転移酵素の探索については、SulT-Sia1/Sia2 KOメダカおよびマウスにおいて、依然として硫酸化シアル酸が検出される臓器を中心に探索したが、明確な当該酵素の発見に至らなかった。
    糖タンパク質および糖脂質の糖鎖の最末端は通常シアル酸残基が占めているが、シアル酸が更に硫酸化修飾されている事実は殆ど知られていない。本研究は、シアル酸の修飾の中でも脊椎動物に普遍的な硫酸化に着目し、世界初のシアル酸硫酸転移酵素の発見とその意義の解明を行った点において学術的意義が大きい。また、本研究により、シアル酸硫酸化が同定された2種類の酵素以外にも存在することが解明された。シアル酸硫酸化が普遍的な修飾であり、またシアリダーゼ抵抗性を示すなど特徴的な性質をもつことから、その性質を物質生産などにおいて利用することが社会的に期待される。

  5. 免疫細胞レクチンシグレックの新規リガンド結合部位の証明と新しい免疫制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:23K21291  2024年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐藤 ちひろ, 呉 迪, 田中 浩士, 羽根 正弥, 長江 雅倫

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    担当区分:研究分担者 

    自然免疫に関わるシアル酸結合認識レクチンSiglecは、細胞表面のシアル酸を自己と認識し、免疫細胞の活性化抑制に関わることが知られているが、そのリガンド認識メカニズムは不明な点が多い。本研究は、申請者が初めてSiglec上にその存在を発見した新規シアル酸結合領域Site2に着目して、 Site2-リガンド結合の構造基盤の解明、 真のnatural ligandの同定、リガンド認識制御メカニズムの解明、を目指す。本研究の遂行によって、Siglecの複雑なシアル酸認識の分子メカニズムが解明され、新規Site2を加味した真のSiglecによる自己・非自己認識の免疫制御メカニズムの提唱が可能になる
    免疫調節を行うシアル酸結合認識レクチンであるSiglecは自己・非自己を認識する重要な免疫受容体であるが、リガンド認識に関しては不明な点が多い。本研究の目的は新規リガンド認識機構を明らかにすることである。Siglecには一般的に知られているシアル酸結合部位(Site1)と、我々が明らかにしたSiglec-7で見つかった新奇シアル酸結合領域(Site2)が存在し、本研究では他のSiglecでのsite2の存在検証、Site1とSite2に特異的に結合するnatural ligandおよびその生合成酵素を特定および Site1とSite2を介したレクチン活性制御メカニズムの解明を行った。
    自己と非自己を見分け、免疫機能を調節する、シアル酸認識レクチンSiglecは重要な免疫受容体であるが、リガンド認識に関しては不明な点が多かった。今回我々が見いだした新奇シアル酸結合部位やnatural ligandや糖鎖リガンドの検証の成果は、学術的な意義だけでなく、リガンドを利用した免疫制御への創薬につながるため、社会的な意義も大きい。

  6. 脊椎動物におけるシアル酸特異的硫酸転移酵素群の発見とその生物学的重要性の証明

    研究課題/研究課題番号:22H02256  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    北島 健, 佐藤 ちひろ, 呉 迪, 羽根 正弥

  7. ST8SIA2上のrSNPsに関わる因子群の同定と統合失調症の分子機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22K15059  2022年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    羽根 正弥

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    ST8SIA2のプロモーター領域のregulatory SNPについては、酵素の発現が発現細胞の種類によって大きく異なることを発見した。この事実は、いまだ未解明であるST8SIA2遺伝子発現のプロモーター領域による制御機構の解明の手がかりとなると考えられる。そこで本研究では、このプロモーター領域を介するST8SIA2遺伝子の発現制御とその破綻が疾患を惹起するポリシアル酸構造に及ぼす効果を明らかにする。
    統合失調症との関わりが報告されているポリシアル酸およびその生合成を担う酵素に関して、ST8SIA2のプロモーター領域を介するST8SIA2遺伝子の発現制御とその破綻が疾患を惹起するポリシアル酸構造に及ぼす効果を明らかにすることを目的とした。ST8SIA2遺伝子の転写活性の制御機構として、統合失調症患者から見出されたプロモーター領域に存在する一塩基多型変異と種の転写調節因子が関与し、その転写を制御することが明らかになった。また、ST8SIA2の転写異常が細胞レベルおよび個体レベルで影響を及ぼすことが明らかになり、関与する疾患の発症の分子メカニズムの一端が明らかになったと考えられる。
    本研究では、統計学的に統合失調症の病態との関連性があると推測されたST8SIA2のSNPについて、その遺伝子産物(酵素)から、その最終産物である糖鎖、そしてその糖鎖を発現した細胞および個体の性質まで、系統的に解析をおこなった。遺伝子からタンパク質、そして糖鎖までを全て繋いで実証する研究であり、研究の成果は、ポリシアル酸がどのような分子機構で統合失調症の病態と結びつくのかを明らかにするため、その治療法へと迫る学術的、社会的意義がある。

  8. 免疫細胞レクチンシグレックの新規リガンド結合部位の証明と新しい免疫制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:21H02425  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐藤 ちひろ, 呉 迪, 田中 浩士, 長江 雅倫, 羽根 正弥

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    担当区分:研究分担者 

    免疫応答は病原体や異物、がんなどの変異した細胞から身体を守る重要な生体防御機構である。自然免疫において、免疫細胞上で活躍する分子群としてレクチン(糖鎖認識分子)が存在する。レクチンは特に糖鎖を介した自己・非自己の認識に長けており、シグレックは細胞表面のシアル酸を自己と認識し、免疫細胞の活性化抑制に関わることが知られている。しかしそのリガンド認識メカニズムは不明な点が多い。本研究は、申請者が初めてSiglec上にその存在を発見した新規シアル酸結合領域Site2に着目し、リガンド結合の構造基盤の解明、natural ligandの同定、リガンド認識制御メカニズムの解明を目指すものである。

  9. ポリシアル酸による新しい細胞機能調節機構の分子基盤の解明

    研究課題/研究課題番号:15K06995  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    佐藤 ちひろ, 羽根 正弥, 阿部 智佳羅, 森 愛理

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    脊椎動物脳には学習・記憶・社会性行動に深くかかわる酸性多糖"ポリシアル酸(polySia, PSA)"が存在する。我々はこれまでpolySia がその機能を発揮する際、従来考えられてきた反接着性相互作用を持つ"反発性の場"をつくりだしているだけでなく、神経作用因子の保持および放出(提示)作用を持つ"誘因性の場"も提示することを世界に先駆けて明らかにしてきた。本研究では、我々が明らかにしてきたpolySia の”誘因性の場”に着目し、神経作用因子の保持メカニズムをpolySia鎖の構造や相互作用モードをその生合成酵素と共に検証した。

  10. 脳機能の霊長類間差異の分子基盤としてのポリシアル酸の探究

    研究課題/研究課題番号:13J00256  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    羽根 正弥

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    本研究の目的はヒト神経疾患および生物種間に見出されるポリシアル酸(polySia)転移酵素ST8SIA2/STXの一塩基変異に着目し、その変異酵素の反応産物のpolySiaの構造と機能を解析することによって、その酵素がpolySiaの質と量をどのように制御するのか、またその制御されたpolySiaがどのように脳高次機能の違いを生み出すのかを解明することである。今年度は細胞レベルの解析としST8SIA2/STXの反応産物であるpolySiaの構造および機能解析、個体レベルの解析としてはノックイン(KI)マウスの作製を開始することが計画されていた。細胞レベルの解析としてpolySiaの構造および機能解析を行った。本年度は子宮内エレクトロポレーション法を導入し、マウス胎児におけるKIの解析を行い、示唆的な結果を得た。また、精神疾患患者に見出されたアミノ酸置換を伴わないST8SIA2/STXのプロモーター領域およびイントロン領域に存在するSNPに着目し、細胞レベルでの解析を行った。まず、プロモーター領域のSNPと関与する転写制御因子の候補を網羅的に探索し、いくつかの候補因子に絞り込んだ。その中の因子に関して更なる解析を行い、ST8SIA2/STXとその因子の関与を初めて明らかにした。また、イントロン領域に存在するSNPに関して、ORF中にイントロン領域を挿入したコンストラクトを構築し、一塩基置換を導入した。それらのコンストラクトを用いて細胞レベルでの解析を行ったところ、SNPがpre-mRNAの量を制御していることが示唆された。

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産業財産権 1

  1. ポリシアル酸又はポリシアル酸保持体の検出又は分離方法

    佐藤 ちひろ, 羽根 正弥, 早川 開都, 北島 健

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    出願人:国立大学法人東海国立大学機構

    出願番号:特願2025-065498  出願日:2025年4月

    公開番号:特開2025-108564  公開日:2025年7月

    J-GLOBAL

 

社会貢献活動 4

  1. できた!糖鎖を測る新しい方法~ポリシアル酸がひらく生命の謎~

    役割:出演, 取材協力, 情報提供

    名古屋大学学術研究・産学官連携推進本部  名古屋大学 研究フロントライン   2025年8月 - 現在

  2. Simple schizophrenia diagnosis using an acidic glycan in the blood

    役割:情報提供

    AAAS  EurekAlert!  2025年7月 - 現在

  3. 疾患に関連する糖鎖「ポリシアル酸」の高精度測定法を開発 統合失調症など精神疾患の診断・治療への応用に期待

    役割:取材協力, 情報提供

    名古屋大学  NU research information  2025年6月 - 現在

  4. 疾患に関連する糖鎖「ポリシアル酸」の高精度測定法を開発 統合失調症など精神疾患の診断・治療への応用に期待

    役割:情報提供

    名古屋大学  名古屋大学プレスリリース  2025年6月 - 現在