○ 菅 秋次、 加藤 雅樹、 山口 芳樹
理化学研究所 基幹研究所 ケミカルバイオロジー研究領域 システム糖鎖生物学グループ 糖鎖構造生物学研究チーム	
5.	  N型糖鎖の2次的な修飾の例	

要旨	
タンパク質に結合しているN-­‐結合型糖鎖の構造は多様であるが、タンパク質の部位特異的に特徴的な糖鎖の構造を示す例が多く存在する。成熟した複合型糖鎖を示すことなく部位特異的に高マンノース型糖鎖を維持しているのはその１例である。本データベースプロジェクトは、そのような部位特異的な糖鎖修飾のメカニズムや機能の解明を目的としている。	
文献情報を基本情報としてその収集および整理を行い、Protein	  Data	  Bank	  (PDB)やSwiss-­‐Prot等の既存データベースも情報源として活用する。データはタンパク質名、アミノ酸配列、2次構造、高次構造、修飾されている糖鎖構造、修飾部位などを内容として提供する。	
一方で、糖鎖は硫酸化やリン酸化などの２次的な修飾を受けているものも数多く報告されている。現在その修飾を担う酵素の情報は極めて少なく、その機能も殆ど解っていないのが現状である。本プロジェクトでは、このような糖鎖の修飾についても基本情報を得る予定である。	

リン酸化糖鎖	  P	硫酸化糖鎖	  （マンノース6リン酸）	  （ケラタン硫酸）	  S	Asn	  S	S	

0-­‐40	

10-­‐12	Asn	  P	Hexose	Haloferax volcanii	

HexA	
HexA	

？	
AglJ	

HexA(CH3)	

Hybrid	  :	  N-­‐acetyl-­‐D-­‐glucosamine	  :	  D-­‐Mannose	  :	  D-­‐Glucose	  :	  L-­‐Fucose	  P	Hexose	P	High-­‐Mannose	  

AglG	
P	

AglI	
P	

AglE	
P	

AglD	
P	

AglB	

P	P	

1.	  N型糖鎖の生合成	

Dolicholphosphate	

D. R. Boone et al.
Ventosa in Bergey’s Manual of
Systematic Bacteriology,
2nd ed. , vol1, p. 317 より引用

？	

Complex	  Larkin	  A	  et	  al.,	  	  Biochemistry.	  2011;	  vol.	  50,	  no.	  21:	  4411-­‐26	  より引用	
Asn	  P	  P	  Dol	  P	  P	  Dol	  Cytoplasm	  P	  P	  Dol	  P	  P	  Dol	  Asn	  Asn	  Asn	  6.	  2次的な糖鎖修飾酵素Xの絞り込み	Asn	  Endoplasmic	  ReMculum	  X	  family	  Related	  Proﬁles	  (Pfam	  or	  gene3D)	  Goldi	  apparatus	  Dolichol	  pathway	  Processing	  DiversiﬁcaMon	  2.	  部位特異的糖鎖の報告例
Arylphorin	
N344	
N196	

N196	
N344	

N344	

Man	Imm

Man	Man	re!	
atumatuMan	GlcNAc	GlcNAc	

Glc	

528,048	  Uniprot	  Proteins	  N344	

66	  species	  A	  X	  family	  proteins	  (hypotheMcal:	  9)	  2	  Novel	  X	  candidates	  and	  protein	  X	  (hypotheMcal:	  1)	4,015	  Proteins	  (hypotheMcal:	  1,507)	

N	 6	
19

N196	

7.	  gene3D	  HMMを利用した解析	

N196	
Ryu et al, Biochem. J. 421, 87–96 (2009)より引用	

Divide	  into	  25	  clusters	

3. 部位特異的糖鎖修飾メカニズムの解明に向けて	Protein Name	
Species	PDB ID	Cluster	  Analysis	  Species	  A	N34 	4	

GlcNAc	Man	N344	+	  re	GlcNAc	
Man	Man	HMMER	  132	  X	  family	  proteins	  Man	Man	Heat	  Map	  …	Key	  Word	  Search	  30S ribosomal protein S13	Protein X	
Peptidylprolyl isomerase	Arylphorin	Antheraea pernyi	
3GWJ	

Phenylacetyl-coenzyme A ligase	
Putative acetyl-CoA synthetase	Protein-L-isoaspartate O-methyltransferase
2, Caffeoyl-CoA O-methyltransferase, tRNAand rRNA cytosine-C5-methylase, N-6
adenine-specific DNA methylase domaincontaining protein, Precorrin-8W
decarboxylase	

3D structure	Glycan	（N196）	

（Not	  Shown）	

Protein-glutamate O-methyltransferase CheR	

（N344）	

Sequence	

AVEYGIVKEDNHYVYYSNYSN	 FEGFGQTIYLNDSKANSFVGN	 

Secondary structure	

AVEY-IVKE--HYVYY---SN	 ------TIY-----ANSFVGN	 

Hypothetical protein	Site-specific DNA-methyltransferase	
Dimethylguanosine tRNA methyltransferase	
Type I restriction-modification system
methylation subunit, Adenine specific DNA
methyltransferase	

4. 知識収集（アノテーション作業）	

Formaldehyde dehydrogenase	•	  PDBに登録されているhumanおよびmouseの糖タンパク質に関して	  の情報をデータベース化	  •	  糖鎖情報は文献、Swiss-­‐Prot等の情報を活用する	

Fibrillarin-like pre-rRNA processing protein	Spermidine synthase family protein	

まとめ	PDB中で対象となる糖タンパク質数	  (nonredundant:	  相同性90%以下)	
Human	 Mouse	
糖鎖電子密度あり	
287	102	
糖鎖電子密度なし	
565	143	

PubMed中で対象となる文献数	  （検索範囲:	  Title/Abstract）	
検索キーワード	
論文数	
glycosylaMon[Title/Abstract]	
25,767	
glycan[Title/Abstract]	
7,040	

1. 	  部位特異的糖鎖修飾のデータベースを作成する。	  
 PDB、PubMed等から該当論文を抽出しデータ収集を行っている。	  
2. 	  糖鎖の2次的な修飾を担う酵素（候補）を探索しデータベース化を試みる。	  
 新規の糖鎖修飾酵素の探索方法を模索した。	  
 gene3Dで提供されている構造プロファイル（HMM）等を用いた解析により、新規酵素を絞り込めることを確認した。	  

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