奨 励 賞
山 垣亮 氏 東京大学大学院理学系研究科ῌ 博士῎理学῏業績 ポストソ῍ス分解法による糖鎖構造の研究
山垣亮氏は 1996 年埼玉大学大学院理工学研究科修士課程生化学専攻を修了後 同博士課程に進学

1999 年に埼玉大学より博士を取得後 日本学術振興会博士特別研究員 (PD) を経て 1999 年 8 月には東京大学大学院理学系研究科化学専攻助手に採用され 現在に至っている 学生当時は前田昌徹埼玉大学名誉教授の下で糖鎖構造の研究を行うとともに つくば市の 独産業技術総合研究所にて中西洋志室長の下 高分
解能 NMR や MALDI-TOFMS など その当時最新の分析装置を駆使し 糖鎖の立体構造に関する研究を行った それまで質量分析法による糖鎖の構造解析には負イオン FAB-MS および CID 法の利用が一般的であったが 山垣氏はナトリウムイオン付加分子が MALDI-TOFMS で高強度に観測できること および CID
法に代わるポストソス分解 (PSD) 法が構造異性体の解析に有用であることに着目した 特に米国ジョンズホプキンス大のコッタらが開発した Curved-ﬁeld reﬂectron を用いた PSD スペクトルの生成イオンパタンから これまで識別の困難であった糖鎖構造異性体の識別に成功した 1999 年 埼玉大学より
MALDI-TOF 質量分析法及び高分解能 NMR スペクトル法による糖鎖構造の研究 によって博士 理学 の学位を授与され その後現在まで一貫して糖鎖の構造研究を続けている
糖鎖はタンパク質や核酸などと異なり その構造は極めて複雑で (1) 多様な分岐異性体と (2) 種 の結合様式を有し 糖鎖の機能発現に重要な役割を果たしている この構造の多様性が質量分析法による糖鎖解析において大きな障害となっていたが 山垣氏は糖鎖構造と PSD スペクトルの生成イオンパタンとの関係を綿密に解析し 以下の研究成果と同時に PSD 法による新たな糖鎖構造解析法への道を拓いた(1) PSD 法を用いたオリゴ糖分岐異性体の構造解析

高度分岐オリゴ糖では質量の全く同じ分岐異性体が存在する これらの分岐異性体を PSD 法で解析し 生成イオンのピク強度と異性体構造との関係を詳細に解析した その結果 同じ質量の生成イオンが生じるには異性体によってグリコシド結合の切断箇所の数が異なり そのことが PSD の生成イオン強度に大きく影響していることを明らかにした
また 微細な構造の違いをもつ糖鎖の中には PSD 法においても構造の識別が極めて困難なものも存在す
る 山垣氏は PSD の原因の中で MALDI におけるレザ照射後の爆発で分子同士が衝突して起こる CIDの仮説に注目し 加速電圧を変化させ 衝突エネルギを変えると PSD の生成イオンの強度が変化することを確かめた これにより それまで PSD 法では差異の認められなかった微細な構造上の違いをピク強度の違いとして観測することに成功した
(2) PSD 法を用いた糖鎖結合様式の解析

糖鎖はタンパク質や核酸などと異なり 種 の結合様式をもち それらは細胞認識や生理活性発現と密接に関係する 質量分析法による結合様式の決定は困難な問題の一つであったが 山垣氏は PSD の生成イオンの強度を系統的に比較することで PSD 法を用いるグリコシド結合の開裂から糖鎖結合様式の新規解析法を提出した 例えば a1 4 結合と a1 6 結合とを比較すると a1 4 結合が開裂しやすいことを見いだした この結果は種 の糖鎖についても同様の傾向が観測できたことから PSD 法に一般的な傾向であることを確認した さらに a1 6 結合と b1 4 結合とでは a1 6 結合が b1 4 結合よりも開裂しやすいことを見いだした 以上 一連の研究から糖鎖結合様式につき 開裂しやすさの順序として a1 4 結合 a1 6 結合 b1 4 結合の関係を得た この関係は 糖鎖結合様式の解析に有用であるだけでなく アノメリック位における立体配座の違いについても a 結合 b 結合の関係に導く 山垣氏はこのほかの結合様式についても研究を行っており 現在も PSD 法による糖鎖結合様式の決定法の確立を目指し さらなる系統的研究を進めている
これら山垣氏のユニクな研究手法は国際的評価も高く今後の発展も期待されることから 2003 年度日
本質量分析学会奨励賞にふさわしいと認められたῌ 485 ῌ主要文献リスト
1)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Negative-mode matrix-assisted laser desorption/ionization
mass spectrometry of maltoheptaose and cyclomaltooligosaccharides. J. Mass Spectrom. Soc.
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2)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Ion intensity analysis of post-source decay fragmentation incurved-ﬁeld reﬂectron matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry of carbohydrates: For structural characterization of glycosylation in proteome. Proteomics, 1, 329῍339 (2001).

3)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Distingusihing of linkage isomers of lactotetra oligosaccharides
by using the relative ion intensity analysis of post-source decay fragment ions in curved-ﬁeld
reﬂectron matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Anal.
Sci., 17, 83῍87 (2001).

4)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Post-source decay fragmentation analyses of linkage isomers ofLewis-type oligosaccharides in curved-ﬁeld reﬂectron MALDI-TOF mass spectrometry; Combined in-source decay/post-source decay experiments and relative ion intensity analysis. J. Mass
Spectrom., 35, 1300῍1307 (2000).

5)

Y. Feng, Y. G. Joh, K. Ishikawa, H. Ishida, S. Ando, T. Yamagaki, H. Nakanishi, S. G. Cao, I.
Matsui, and Y. Kosugi, Thermophilic phospholipase A2 in the cytosolic fraction from archaeon
Pyrococcus horikoshii. J. Am. Oil Chem. Soc., 77, 1147῍1152 (2000).

6)

M. Nakagawa, T. Yamagaki, and H. Nakanishi, Fluorescent modiﬁcation for peptide sequencing
by post-source decay MALDI mass spectrometry. Electrophoresis, 16, 1651῍1652 (2000).

7)

T. Yamagaki, A new analytical method for oligosaccharides and glycoconjugates using postsource decay fragmentation by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight massspectrometry. Trends in Glycosci. Glycotechnol., 11, 227῍232 (1999).

8)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, A new technique distinguishing a2῍3 sialyl linkage from a2῍
6 linkage in sialyllactoses and sialyl-N-acetyllactosamines by post-source decay fragmentation
method of MALDI-TOF mass spectrometry. Glycoconj. J., 16, 385῍389 (1999).

9)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Inﬂuence of acceleration voltages on relative ion intensities in
the post-source decay fragmentation of isomeric cyclic oligosaccharides by matrix-assisted
laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom.,
13, 2199῍2203 (1999).

10)

T. Yamagaki, A new technique of carbohydrate analysis using post-source decay fragmentation
by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. 分析化学ῌ 48(10), 949῍950 (1999).

11)

T. Yamagaki, Y. Mitsuishi, and H. Nakanishi, Structural analysis of xyloglucan oligosaccharides
by the post-source decay fragmentation method of MALDI-TOF mass spectrometry: Inﬂuenceof the degree of substitution by branched Gal, Xyl, and Fuc on the fragment ion intensities.
Biosci. Biotechnol. Biochem., 62, 2470῍2475 (1998).

12)

T. Yamagaki and H. Nakanishi, Inﬂuence of stereo-isomeric glucose, galactose, and mannose
residues on fragmentation at their glycosidic linkages in post-source decay fragment analyses
for oligosaccharides using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 12, 1069῍1074 (1998).

13)

T. Yamagaki, Y. Mitsuishi, and H. Nakanishi, Determination of structural isomers of xyloglucan
octasaccharides using post-source decay fragment analysis in MALDI-TOF mass spectrometry.
Tetrahedron Lett., 39, 4051῍4054 (1998).

14)

J. B. Lee, T. Yamagaki, M. Maeda, and H. Nakanishi, Structural study of rhamnan sulfate fromthe cell wall of Monostroma latissimum. Phytochemistry, 48, 921῍925 (1998).

15)

T. Yamagaki, Y. Mitsuishi, and H. Nakanishi, Inﬂuence of di#erent glycosidic linkages on
relative ion intensities in post-source decay fragmentation of xyloglucan hepta-oligosacchairde
ῌ 486 ῌusing matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Rapid
Commun. Mass Spectrom., 12, 307῍311 (1998).
16)

T. Yamagaki, Y. Mitsuishi, and H. Nakanishi, Post-source decay fragment analysis of a highly
branched nonasaccharide of xyloglucan using matrix-assisted laser desorption/ionization timeof-ﬂight mass spectrometry. Chem. Lett., 57῍58 (1998).

17)

Y. Momose, N. Fujii, T. Kodama, T. Yamagaki, H. Nakanishi, and M. Kodama, Speciﬁc racemization of the aspartyl residue of A-crystallin in aged mouse lenses. Viva Origino, 26, 329῍340(1998).

18)

T. Yamagaki, Y. Mitsuishi, and H. Nakanishi, Structure analyses of xyloglucan heptasaccharide
by post-source decay fragment method using matrix-assisted laser desorption/ionization timeof-ﬂight mass spectrometry. Biosci. Biotechnol. Biochem., 61, 1411῍1414 (1997).

19)

T. Yamagaki, Y. Ishizuka, S. Kawabata, and H. Nakanishi, Analysis of glycosidic linkages insaccharide compounds by post-source decay fragment methods in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 11, 527῍531(1997).

20)

N. Fujii, Y. Momose, M. Yamasaki, T. Yamagaki, H. Nakanishi, T. Uemura, M. Takita, and I. Ishii,
The conformation formed by the domain after alanin-155 induces inversion of aspertic acid-151
in A-crystallin from aged human lenses. Biochem. Biophys. Res. Commun., 239, 918῍923 (1997).

21)

T. Yamagaki, M. Maeda, K. Kanazawa, Y. Ishizuka, and H. Nakanishi, Structures of Caulerpa cellwall microﬁbril xylan with detection of b-1,3-xylooligo-saccharides as revealed by matrixassisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Biosci. Biotechnol. Biochem., 60, 1222῍1228 (1996).

22)

T. Yamagaki, Y. Ishizuka, S. Kawabata, and H. Nakanishi, Post-source decay fragment spectra ofcyclomalto-octaose and branched cyclomalto-hexaose by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-ﬂight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 10, 1887῍1890(1996).

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