広報活動

Print

2013年11月12日

理化学研究所

不完全な糖鎖をきれいに分解するメカニズムを発見

-タンパク質に機能を付加する糖鎖修飾の品質管理機構解明へ一歩-

ドリコールオリゴ糖の生合成経路の図

小胞体におけるドリコールオリゴ糖の生合成経路

世界で最も品質管理に優れた製品作りを行っている国が日本です。生産現場から提案するという「カイゼン」もすっかり世界共通語になっているようで、品質管理のスペシャリストは国内外で引っ張りだこです。哺乳動物の細胞の中にも品質管理のスペシャリストがいます。それが糖鎖です。糖鎖はグルコースなどの単糖が複数個連なった化合物で、タンパク質や脂質などの生体分子に結合し、生体分子を変化させたり機能を付加したりして、生体分子の品質管理や細胞内輸送、細胞間のコミュニケーションなど重要な役割をはたしています。

ドリコールオリゴ糖は、糖鎖の種類のなかでも一般的なアスパラギン結合型糖鎖修飾の前駆体として使われます。ドリコールオリゴ糖は、細胞小器官の1つである小胞体の存在するドリコール脂質上に構築され、複数の段階を経て未成熟型から成熟型ドリコールオリゴ糖になります。そして、オリゴ糖転移酵素によって特定のタンパク質に結合されます。このとき、グルコースが十分に細胞に供給されると、成熟型ドリコールオリゴ糖が合成され、逆にグルコースが少ない環境(低グルコース環境)では、ドリコールオリゴ糖の構築が完了せず、未成熟型ドリコールオリゴ糖が蓄積して、糖鎖修飾の効率が落ちることが知られていました。

理研の研究者を中心とする共同研究グループは、糖鎖の品質管理の仕組みに着目し、低グルコース環境でのドリコールオリゴ糖に関連する代謝産物を調べました。その結果、低グルコース環境では、未成熟型ドリコールオリゴ糖がピロフォスファターゼという酵素によって分解され、リン酸化糖鎖へと代謝されることが分りました。この分解反応は、正常な量のグルコース環境では起こらない高度に制御された反応であることも判明しました。さらに分解反応の制御の仕組みを解析したところ、低グルコース環境では、単糖を運ぶ役割をもつGDP-マンノースという糖ヌクレオチドの量が大幅に低下していることが分りました。

これらの結果から、低グルコース環境ではGDP-マンノースの供給量の減少によってドリコールオリゴ糖の構築が完了せず、相対的に未成熟型ドリコールオリゴ糖の量が増加し、それがピロフォスファターゼによって速やかに分解されることが明らかになりました。未成熟型ドリコールオリゴ糖の分解反応は、未成熟型の糖鎖の結合という異常な糖鎖修飾を防ぐための「品質管理機構」として働くことが示されました。

理化学研究所
グローバル研究クラスタ 理研-マックスプランク連携研究センター システム糖鎖生物学研究グループ 糖鎖代謝学研究チーム
チームリーダー 鈴木 匡 (すずき ただし)