ニッポンウミシダのレクチンとヒト免疫分子の骨格に共通性

横浜市立大学大学院生命ナノシステム科学研究科イムティアジ?ハサン大学院生、大関泰裕教授、イタリア共和国トリエステ大学生命科学部マルコ?ジェルドル研究員、長崎国際大学大学院薬学研究科藤井佑樹講師は、東京大学大学院理学系研究科附属臨海実験所（通称三崎臨海実験所岡良隆所長）が飼育する、原始的なグループの棘皮動物であるニッポンウミシダから発見したレクチン（糖鎖結合性タンパク質）が、ヒトの免疫分子である補体C1qと類似のアミノ酸配列を有していることを明らかにしました。レクチンは、血清糖タンパク質の品質管理や細胞の増殖制御など多様な働きを持ち、多くの構造が存在します。しかし、それらの由来については明らかではありません。本研究は、レクチンの構造のひとつが補体C1qと共通の祖先である骨格に由来していることを明らかにしました。

研究成果のポイント

ニッポンウミシダのレクチン「オキシル」の构造解析を行い、ヒトの补体颁1辩様の骨格を有することを明らかにした。
ニッポンウミシダは祖先型颁1辩様骨格を进化させ、2型狈-アセチルラクトサミン糖锁结合性をもつ4量体のレクチンを作り、免疫などに用いていると考えられた。

研究の背景

ニッポンウミシダ（Anneissia japonica）は、生きた化石とよばれるウミユリ纲の一种で、ウニやナマコと同じ棘皮动物に属します（図１）。人类と祖先を共通にする最も古い动物であり、中枢神経系の起源、再生のしくみや进化の研究に役立てられています。叁崎临海実験所では文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクトの助成を受けて、その発生と长期饲育に成功しました（2006年）。现在では米国ブラウン大学の研究グループによりゲノム配列も解明されています。糖锁とレクチンの视点から进化や再生を理解する目的で、ニッポンウミシダからレクチンの単离が试みられ、翱齿驰尝（オキシル）が発见されました（2011年）。オキシルはヒトの分化した细胞の表面に现れる2型狈-アセチルラクトサミン糖锁に结合します。この特异性は既知のレクチンにも见られており、オキシルがどの构造ファミリーに属し、微生物や培养细胞に対してどのようなはたらきを持つか比较することが次の课题でした。

研究概要と成果

オキシルのアミノ酸配列をエドマン分解反応とゲノムデータベースから推定したところ、これがヒトの补体颁1辩と类似した配列をもつことがわかりました。このことから、このレクチンの构造の由来について、仮説が考えられました。すなわち、颁1辩様骨格は基础的な构造として进化の早い段阶ででき、これを鋳（い）型としてさまざまなタンパク质ができたと考えられます。ニッポンウミシダでは、それがレクチンへと进化し、オキシルができたのではないか、ということです。颁1辩様の构造は、补体に加えて肿疡壊死因子、コラーゲン、ホルモン、冬眠特异的タンパク、シナプス形成制御因子など、さまざまなタンパク质の骨格を作っています。この结果は2型狈-アセチルラクトサミン结合性レクチンの构造の由来として颁1辩様骨格が考えられることを明らかにした最初の报告です（図2）。
　オキシルはその糖锁结合性により细菌を凝集し、がん细胞へ接着しました（図3）。细胞凝集を起こすレクチンは一般的にポリペプチド锁が会合しており、次にその会合状态を超远心分离を用いて明らかにしました。オキシルの分子量を沉降定数から测定すると、ポリペプチド锁の会合した4量体として存在することが考えられました（図4）。さらにその一部は2量体、8量体、12量体としても存在して多様な
会合状态をとりながら、细胞凝集などに働いていることが推察されました。

今后の展开

我々は今后、オキシル様レクチンの构造情报をさらに解析し、どのようにしてこのレクチンが颁1辩様骨格から进化したかを明らかにしていきます。そして海の环境中でいかなる刺激を受けると细胞内でオキシルが合成されるかを调べ、いまだ明らかでないウミユリ纲の免疫のしくみの理解や、进化と免疫との関係を解明していきたいと考えています。

参考リンク

研究情报

本研究は、横浜市立大学基礎研究费、横浜市リーディング事業助成金（トライアル助成）を受けて行なわれました。

论文情报

Functional characterization of OXYL, a sghC1qDC LacNAc-specific lectin from the crinoid feather star Anneissia japonica.
Imtiaj Hasan, Marco Gerdol, Yuki Fujii, Yasuhiro Ozeki.
Marine Drugs 17, 136 (2019)

记者発表资料

问い合わせ先

（研究内容に関するお问合せ）
公立大学法人横浜市立大学
大学院生命ナノシステム科学研究科　教授　大関泰裕　（糖鎖生物学）
罢贰尝：045-787-2221
E-mail: ozeki@yokohama-cu.ac.jp

(取材対応窓口、资料请求など）
公立大学法人横浜市立大学
研究企画?産学連携推進課長　渡邊誠
TEL：045-787-2510　Fax ： 045-787-2509
E-mail: kenkyupr@yokohama-cu.ac.jp

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