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

鈴木匡　Tadashi Suzuki (PhD)
大阪大学大学院医学系研究科・21世紀COE特任准教授

1992年東京大学理学部生物化学科卒業。1997年同大学院理学系研究科生物化学専攻博士課程修了。1997年～2000年、ニューヨーク州立大学ストーニーブルック校生化学／細胞生物学教室ポストドクトラルフェロー。この間1996年～1998年、日本学術振興会特別研究員、1998年～2000年・日本学術振興会海外特別研究員。2000年より同大学にて研究助教授。2001年12月より日本科学技術振興事業団（JST）さきがけ研究21（PRESTO）研究者。翌年2月より生物情報科学学部教育特別プログラム（UPBSB）科学技術振興特任教員（東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻）。2004年1月より大阪大学大学院医学系研究科にて現職。

研究代表者：	鈴木　匡（医学系研究科・COE特任准教授）

研究協力者：	船越陽子（科学技術振興機構・研究員）田邊　香（生化学・COE特任研究員）

　ペプチド:N-グリカナーゼ（PNGase）は、糖タンパク質アスパラギン型糖鎖を根元から切断する酵素である。本酵素は我々の研究を含めて、糖タンパク質の小胞体における品質管理機構、すなわちフォールディングやサブユニット構成が不充分、不適格な異常糖タンパク質を選択的に認識、分解する系で重要な役割を担う酵素であることが明らかにされている。この分解系は小胞体関連分解（ERAD）と呼ばれ、近年はこのERAD経路の障害が様々な先天的あるいは後天的な神経疾患の原因となる可能性が提唱されている。
　我々はこれまでに細胞質PNGase活性の発見、精製からその遺伝子クローニングを世界に先駆けて行って来た。現在は、主に多細胞生物における本酵素の機能と生体内で形成される複合体の全容の解明を手掛けている。本酵素の欠損は出芽酵母のような単細胞生物においては顕著な表現型が見られないのに対し、多細胞生物においては神経分岐の異常といった異常が観察される。糖鎖脱離の欠損がもたらすこれらの表現型を、主に小胞体関連分解との関わりにおいて記述することが目標である。
　PNGaseの反応によって生成する遊離型のN型糖鎖の存在は古くから知られている。遊離N型糖鎖は、植物においては茎の成長や果実の成熟を促すホルモン様の活性が存在することが知られている。一方哺乳動物細胞においては、その構造やプロセシング過程について生化学的解析が古くより行われている。しかしながら、いずれもその生成、プロセシング機構の分子的基盤は殆ど不明であるのが現状である。例えば、我々が見い出した細胞質PNGaseは、出芽酵母において存在する細胞質遊離糖鎖の生成の殆どに関わることが最近示されたが、一部PNGase非依存的な別経路もあることが示唆されてきている。
　我々は最近PNGaseに加え、遊離糖鎖のプロセシングに重要な役割を果たすと考えられていた酵素、エンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ（ENGase）の分子クローニングにも成功し、その機能解明に向けた研究を始めている。今後は細胞質の遊離N型糖鎖の生成、プロセシングの分子機構の全容解明をすすめるとともに、その詳細な生理機能の解明を目指している。

動物細胞における、予想される遊離糖鎖の生成とそのプロセシング経路
遊離糖鎖は(1)ERの内腔において本来タンパク質をアクセプター基質にする筈のオリゴ糖転移酵素（OSTase）が水分子にオリゴ糖を転移することによって生じる；(2)細胞質におけるフォールディング不全糖タンパク質からのPNGaseによる糖の脱離によって生じる；または(3)ドリコール結合糖鎖からピロフォスファターゼの作用によって生じると考えられている。(4)ER内腔内に存在する糖鎖はER膜上のトランスポーターによって細胞質に輸送される。(5)細胞質にある糖鎖の還元末端は先ずENGaseの働きによってN-アセチルグルコサミン１個に変換される。(6)その後細胞質のα-マンノシダーゼによって非還元末端が特異的な構造にまでプロセスされた後、(7)リソソーム膜上のトランスポーターによってリソソームに取り込まれ、最終的にリソソーム内の加水分解酵素によって単糖にまで分解される。これらは細胞質および他のコンパートメントに見られる糖鎖構造の解析から類推されているもので、その反応の分子的基盤は我々が見い出した(2)PNGase, (5)ENGase以外は明らかではない。

1）	Suzuki T, Hara I, Nakano M, Zhao G, Lennarz WJ, Schindelin H, Taniguchi N, Totani K, Matsuo I, and Ito Y. Site-specific labeling of cytoplasmic peptide:N-glycanase by N,N’-diacetylchitobiose-related compounds. J. Biol. Chem., 281, 22152-22160, 2006.
2)	Suzuki T, Hara I, Nakano M, Shigeta M, Nakagawa T, Kondo A, Funakoshi Y, and Taniguchi N. Man2C1, an α-mannosidase is involved in the trimming of free oligosaccharides in the cytosol. Biochem. J., 400, 33-41, 2006.
3)	Suzuki T, Park H, Kwofie MA, and Lennarz WJ. Rad23 provides a link between the Png1 Deglycosylating Enzyme and the 26S Proteasome in Yeast. J. Biol. Chem., 276, 21601-21607, 2006.
4)	Suzuki T, Park H, Hollingsworth NM, Sternglanz R, and Lennarz WJ. PNG1, a yeast gene encoding a highly conserved peptide:N-glycanase. J. Cell Biol., 149, 1039-1051, 2006.
5)	Suzuki T, Yano K, Sugimoto S, Kitajima K, Lennarz WJ, Inoue S, Inoue Y, and Emori Y. Endo-β-N-acetylglucosaminidase, an enzyme involved in the processing of free oligosaccharides in the cytosol. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 99, 9691-9696, 2002.