統合化推進プログラム
課題名：「糖鎖統合データベースと研究支援ツールの開発」

産業技術総合研究所
糖鎖医工学研究センター
成松 久© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

1

RNA

© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

Our technology for analyzing glycans
Glycogene Library
Narimatsu, H. et al. (2004) Glycoconj J. 21, 17 Review.
Iwai, T. et al. (2005) PNAS. 102, 4572
Sato, T. (2006) Glycobiology. 1194

Bioinformatics
Database (JCGGDB)
Kikuchi, N. et al. (2006) Biochim Biophys Acta. 1760, 578

Glycogene-modified
Cells/mice (KO, Tg mice)

Glycan synthesis
O‐glycansTogayachi, A. et al. (2007) PNAS. 104, 15829
Togayachi, A. et al. (2010) PNAS. 107, 11900
Sato, T. et al. (2010) submitted.

(glycan, glycoprotein, glycopeptide)
Glycan library

N‐Ito, H. et al. (2005) Angew Chem Int Ed Engl.
44, 4547
Ito, H. et al. (2007) Nat Methods. 577
Amano, K. et al. (2008) PNAS. 105, 3232

glycans

Glyco-Pathology
DDS technology

glycolipid

By Glycosyltransferase
By Yeast

Ikehara Y. et al. (2006) Cancer Res. 66, 8740
Ikehara Y. et al. (2008) Cancer Lett. 260, 137

Mass spectrometry
SMME method
SE method

Glyco-catch method/IGOT

Kameyama, A. et al. (2005) Anal Chem. 77, 4719
Kameyama, A. et al. (2006) J Proteome Res. 5, 808
Ito, H. et al. (2009) Methods Mol Biol. 534, 283

glycoproteomics

Hirabayashi, J. et al. (2002) J. Biochem. 132, 103
Kaji, H. et al. (2003) Nature Biotechnol. 21, 667

Glycogene qPCR array
Ito, H. Kuno, A. Sawaki, H. et al. (2009) J
Proteome Res. 8, 1358

Frontal affinity chromatography
Hirabayashi, J. et al. (2002) Biochim. Biophys. Acta 1572, 232
Hirabayashi, J. et al. (2003) Methods Enzymol. 362, 353
Tateno, H. et al (2007) Nature Protocols 2, 2529
© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

Lectin microarray
Kuno, A., Uchiyama, N., et al. (2005) Nature Methods 2,851
Uchiyama, N. (2006) Methods Enzymol. 415, 341
Kato, Y. et al. (2006) BBRC 349, 1301

糖鎖機能活用技術開発（MG）プロジェクト
糖鎖機能解析 ＝ ポストゲノム・ポストプロテオームの次世代バイオ研究
糖鎖遺伝子

GG project

糖鎖遺伝子ライブラリーの開発
糖鎖合成遺伝子の基盤情報

H13.4 - H16.3

糖鎖構造解析

SG project

糖鎖構造解析技術の開発
糖鎖構造の高感度・迅速解析技術

H15.4 - H18.3健康に関わる糖鎖研究の主要4課題
癌免疫

再生医療感染症

糖鎖機能活用技術開発(MG)プロジェクト
糖鎖機能を解明し、国民の健康増進のため医療応用を図る。

診断機器© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

創薬

研究開発の背景••••

糖鎖が癌・再生医療・感染症などの生命現象において重要な役割を担っていることは明らかであり、糖鎖を除いては生命現象を真には捉えられない。
複雑で多様な糖鎖を研究する上で、必要な解析手法と基礎的なデータへのアクセスビリティが悪い。
日本の糖鎖研究は世界をリードしてきた。その成果として豊富な研究リソースがある。
産総研は、これらの研究リソースをデータベースとして統合するために、文科省ライフサイエンス統合データベースプロジェクトに参加し、「糖鎖科学データベースの統合」を推進してきた。

© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

5

現在公開中のデータベース

リソース（サンプル・技術・情報）共有

文部科学省・統合データベースプロジェクトの補完課題で構築したDBにより糖鎖関連の情報基盤の骨格が整った。
© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

技術支援（底上げ）

異分野との共同研究への発展
6日米欧にある糖鎖関連ＤＢ
欧州（EuroCarbDB）

米国（CFG database）
遺伝子：糖転移酵素、レクチン、DNAマイクロアレイ

日本（JCGGDB）
遺伝子：糖転移酵素・レクチン・グリ
コシダーゼの遺伝子の情報と特異性の情報、糖鎖遺伝子発現情報（DNAマイクロアレイ、定量PCR）
糖鎖合成：有機化学合成、酵素合成

構造解析：MS、HPLC、NMR

構造解析：MS、糖鎖アレイ

構造解析：MS、HPLC、NMR、レクチンアレイ
糖タンパク質：糖鎖付加位置

構造DB：糖鎖、単糖構造DB：糖鎖

構造DB：糖鎖、単糖、配糖体、阻害剤など

糖鎖機能：ノックアウトマウスのフェノタイプ

糖鎖機能：モデル生物のフェノタイプ
（ノックアウトマウス、線虫、ハエ）
周辺領域：腫瘍マーカー、感染、疾患の原因遺伝子© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

研究支援：オンラインプロトコル、オンラインリポート

7

ねらい•

•

糖鎖関連の基礎的なデータを集約した上で、さらに糖鎖と係わりの深いヒト疾患（癌・再生医療・感染症等）のデータを充実させ、糖鎖研究領域を網羅したデータベースを提供する。
より洗練されたDBにするためにデータの更新やインターフェースの改良を行う。

© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

8

構想
運営方針
これまでに開発してきたJCGGDBとそのサーバの管理を継続する。新規に開発するデータベースも含めて可能な限り単一サーバへ集約することで連携の効率化を図り、ＤＢの機能的統合作業を加速する。
JCGGDBの機能強化と拡張
既存のＤＢについてはJCGGDB内部での有機的連携強化を図るとともに、外部ＤＢとの連携を念頭に置き利便性を向上させる。
テキストマイニング技術とマニュアルキュレーションを組み合わせることで効率的にデータ更新と新規データベースを構築し統合を進める。
統合化支援
更に研究機関に参加・協力を呼びかけ、未公開データの共有とＤＢ統合を推進する。
研究支援ツールの構築
実験科学者が必要とするツール開発や、統合に必要なwebやAPIの高機能化を図る。

© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

9

研究開発の進め方
連携強化
異分野のＤＢ

JCGGDBの機能強化と拡張

１～３年目

今までの文科省・統合DBプロジェクトの実験プロトコル
生物学系
化学系
糖鎖有機＆酵素合成DB
・合成のプロトコルを取りまとめる

継続・DBとサーバの管理
・JCGGDBのデータ更新
・新規DBの構築
拡張・DB間連携・有機的統合・研究者主導型の蓄積型DBにするための改良
・webやAPIの高機能化
・DBの知名度向上

統合化支援
更なる新規＆既存ＤＢの統合
未公開データをＤＢ化支援
海外ＤＢとの連携
糖鎖関連のＤＢ
１～３年目

糖鎖関連DB

研究支援ツールの構築© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

10機能的な統合のイメージ～関連した情報を1画面に表示する～
遺伝子変異

ヒトの疾患ノックダウンショウジョウバエ

ノックアウトマウス

遺伝子発現

遺伝子機能

ノックダウン線虫

糖鎖遺伝子

MS

糖鎖機能

構造解析プロトコル

レクチン（FAC）
NMR

HPLC

構造解析

糖脂質抗体

レクチン

再生医療
分化マーカー

各ＤＢ間の連携と機能的な統合

プローブ

生合成経路

単糖合成

In vitro合成経路© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

多糖

構造
感染症

有機合成経路合成プロトコル

配糖体

病原体

糖タンパク質阻害剤

癌
腫瘍マーカー11

JCGGDB Alliance
RCMG, AIST Tsukuba

Glycotechnology
Patents database

Ritsumeikan
Univ.

Pathogen database
Executive
Committee ofLipid Database

GlycoGene Inhibitors database
Pathway database

Nagoya City
Univ.

Glycoscience Protocols
Glycan Synthesis DB
N-glycanConformation DB

NoguchiInstituteJCGGDB Report

RIKEN, Systems Glycobiology
Research Group12

FlyGlyco DB

Nagoya Univ.
Soka Univ.

KyotoUniv.

Glycosidase database
Worm database

Knockout Mouse DB

KEGG

Kyushu Univ.

GlycoGene DNA
microarray database© 2011成松 久(産業技術総合研究所) licensed under CC表示2.1日本

SeikagakuCorp.

2011