疾患関連糖鎖・タンパク質の統合的機能解析

■研究代表者プロフィール

三善英知　Eiji Miyoshi (MD.,PhD)
大阪大学大学院医学系研究科機能診断科学・教授

1986年、大阪大学医学部卒業、数年間の消化器内科を中心とした臨床研修後、同研究科博士課程（谷口直之教授）に入学し、主に糖鎖とがんに関する研究に従事。1992年、医学博士。臨床検査部医員（基礎系）、長寿科学リサーチレジデントを経て2000年より同研究科生化学助手。2002年、同研究科生体情報科学（保健学専攻検査技術科学）助教授として独立したラボを持つ。2003年10月から医学系研究科、生化学助教授。2007年6月より現職。専門は病態生化学、糖鎖生物学、消化器病学。2004年よりブラウン大学肝臓研究センター客員教授（Jack Wands教授）。山村賞、日本癌学会奨励賞を受賞。

研究代表者：	三善英知（機能診断科学・教授）
研究分担者：	水野洋子（機能診断科学・COE特任研究員）
研究協力者：	中川　勉（機能診断科学・NEDO研究員）吉岡智子（機能診断科学・CREST研究補助員）

　糖鎖はタンパク質の60％以上に付加され、その機能解析はポストゲノム研究の最重要課題の1つと言える。日本の糖鎖研究は、伝統的な糖鎖構造の解析に始まり、生体内に微量しか存在しない糖転移酵素の分離精製、遺伝子クローニング（約60％の遺伝子は日本人研究者によって行われた）そして糖鎖リモデリング系による糖鎖機能の解析と、世界を圧倒する独創性の高い研究分野と言える。本研究代表者は、これまで拠点リーダーの下、21世紀COEプログラムの糖鎖に関する研究に携わり、アスパラギン結合型糖鎖の分岐鎖構造を決定する糖転移酵素の分離精製と生物機能の解析を行ってきた。そして拠点リーダーの退職に伴い、2006年の4月から新たにコアメンンバーの1人としてCOE研究に参画した。これまで行ってきた糖鎖機能解析の主なストラテジーを図に示す。糖鎖遺伝子（糖移転移酵素の遺伝子）の過剰発現／ノックダウンによって、糖鎖が改変された細胞や動物を作成し、その表現型を解析するとともに、その原因となる糖鎖標的分子を同定する。そして、本当にその糖鎖標的分子が、糖鎖リモデリング系で主役と言える表現型に携わっているか否か検証するものである。
　ところが、現在の分子生物学の技術では、特定のタンパク質の糖鎖のみ変化させることは不可能で、過剰発現やノックアウトで見られた現象が、本当に実際の疾患を反映しているのか疑問が残る。その解決策として、分子レベルで確実に検証するだけでなく、実際の臨床検体で同様の現象が見られるのか確認する必要があると思う。そこから研究代表者が目標とする糖鎖診療の糸口が見つかるのではないだろうか。これまで、新しい膵がんの腫瘍マーカーとして、フコシル化ハプトグロビンを同定し、肝癌特異的な腫瘍マーカーAFP-L3（フコシル化AFP）の分子機構の解析によって全く新しい肝細胞／肝癌細胞の生物機能を明らかにしてきた。また、これまで糖転移酵素を中心に糖鎖機能を解析してきたが、そのドナー基質やゴルジへのトランスポーターも糖鎖修飾に大きな影響を与える因子であるため、より包括的に考えなければならないだろう。研究の最終目標としては、糖鎖の機能を解明する事で、今日の医療で難治性とされる疾患の新しい治療法／診断法の開発を目指す。現在進行中のプロジェクトを以下に箇条書きで記す。

膵癌の新しい糖鎖腫瘍マーカーの開発と治療への応用
癌におけるフコシル化異常のメカニズムの解析
肝細胞における糖タンパク質の極性輸送に関する研究
肝臓の分化／再生と糖鎖に関する研究

グライコミクスの手法による糖鎖機能解析のストラテジー（「生化学」76 1137-1143, 2004, プロテオミクスから機能グライコミクスへ：糖鎖の機能解明の重要性　三善英知、谷口直之より）

1)	Yokoe S, Takahashi M, Asahi M, Lee SH, Osumi D, Miyoshi E, and Taniguchi N. The Asn⁴¹⁸-linked N-glycan of ErbB3 plays a crucial role in preventing spontaneous heterodimerization and tumor promotion. Cancer Res., 67, 5, 1935-1942, 2007.
2)	Nakagawa T, Uozumi N, Nakano M, Mizuno-Horikawa Y, Okuyama N, Taguchi T, Gu J, Kondo A, Taniguchi N, and Miyoshi E. Fucosylation of N-glycans regulates secretion of hepatic glycoproteins into bile ducts. J. Biol. Chem., 281, 40, 29797-29806, 2006.
3)	Nakahara S, Saito T, Kondo N, Moriwaki K, Noda K, Ihara S, Takahashi M, Ide Y, Gu J, Inohara H, Katayama T, Tohyama M, Kubo T, Taniguchi N, and Miyoshi E. A novel angiogenesis inducer, β1, 6-N-acetylglucosaminyltransferase V (GnT-V), is processed as a secreted enzyme by γ-secretase. FASEB J., 20, 14, 2451-2459, 2006.
4)	Ito Y, Akinaga A, Yamanaka K, Nakagawa T, Kondo A, Dickson RB, Lin C-Y, Miyauchi A, Taniguchi N, and Miyoshi E. Co-expression of matriptase and N-acetylglucosaminyltransferase V in thyroid cancer tissues; its possible role in prolonged stability in vivo by aberrant glycosylation. Glycobiology, 16, 5, 368-374, 2006.
5)	Okuyama N, Ide Y, Nakano M, Nakagawa T, Yamanaka K, Moriwaki K, Murata K, Ohigashi H, Yokoyama S, Eguchi H, Ishikawa O, Ito T, Kato M, Kasahara A, Kawano S, Gu J, Taniguchi N, and Miyoshi E. Fucosylated haptoglobin is a novel marker for pancreatic cancer: A detailed analysis of the oligosaccharide structure and a possible mechanism for fucosylation. Int. J. Cancer., 118, 11, 2803-2808, 2006.