医療、食料、環境、エネルギーへの応用を目指した
GlyCosmos Portal
公益財団法人野口研究所
山田一作

Licensed under a Creative Commons表示4.0国際ライセンス©2018 山田一作（公益財団法人野口研究所）

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糖鎖科学のロードマップ
2018年 日本糖鎖科学コンソーシアム
未来を創るグライコサイエンス
ー我が国のロードマップー

2012年 全米研究会議（NRC）
Transforming Glycoscience:
A Roadmap for the Future

糖鎖科学：医療、食料、環境、エネルギー

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～2糖鎖・複合糖質とは構造• 糖鎖とは複数の単糖が線状または樹状につながった分子• 複合糖質とはタンパク質や脂質と結合した分子

PDBj: 4GWM
Meprin A subunit beta特徴
• タンパク質の安定化、体内輸送、活性化、細胞間情報伝達、細胞接着などに関与• ウイルスや病原菌は糖鎖を認識して侵入

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～3

GlyCosmos – Glycoscience Portal
Standards

Glycan Representation

WURCS: Web3 Unique Representation for Carbohydrate Structure

Ontologies

Repositories

Standards

GlycoRDF, GlycoCoO: Glycoconjugate Ontology

Glycans - GlyTouCan

Glycoconjugates - GlyComb
Mass Spec. - GlycoPOST- glycoproteomics

Dataresources
Repositories

Data
resources

Pathways
ChemicalStructures
Glycomes

Lectins
Genes
Proteins

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～

Glyco-Disease Genes
Database (GDGDB)

Pathogen
Adherence to
Carbohydrate
Database (PACDB)

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ポスター番号：53

GlyCosmos Portal（β版公開！）

Repositories

Data
resources
Standardsトーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～

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WURCS

Standards

GlycoRDF
GlycoCoO

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～

6Standards

ポスター番号：55

WURCS – Web3 Representation
for Carbohydrate Structures
OHNOH◦ 糖鎖構造の線形表記法

OO

HOO

O

OH

OH

HO
HO

OH

HO

G91237TK

O

O
HOOH
O
O

N
H H

ganglioside GM3OH

HO

WURCS=2.0/3,3,2/[a2122h-1b_1-5][a2112h-1b_1-5][Aad21122h-2a_2-6_5*NCC/3=O]/1-2-3/a4-b1_b3-c2◦ 糖鎖構造形式変換ツールの開発◦ WURCS ⇔ IUPAC◦ WURCS ⇔ GlycoCT◦ CTFile ⇒WURCS
既存の糖鎖表記形式との連携WURCS 2.0 Update To Encapsulate Ambiguous Carbohydrate Structures
J. Chem. Inf. Model., 2017, 57 (4), pp 632–637.
doi: 10.1021/acs.jcim.6b00650, PMID: 28263066
WURCS: Web3 Unique Representation of Carbohydrate Structures
J. Chem. Inf. Model., 2014, 54 (6), pp 1558–1566.
doi: 10.1021/ci400571e, PMID: 24897372

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7Standards

GlycoCoO – Glycoconjugate Ontology
GlycoRDF - a standard representation for storing Glycomics data

◦ Glycoconjugate◦ Glycoproteins◦ glycolipids◦ （論文執筆中）
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8Repositories

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～

9Repositories

GlyTouCan –Glycan Structure Repository
Glycan Editor- GlycanBuilder

WURCS
WURCS=2.0/3,3,2/[a2122h-1b_15_2*NCC/3=O][a1221m-1a_15][a2112h-1b_1-5]/1-2-3/a3-b1_a4-c1

アクセッション番号G00051MO

GlycoCTRES
1b:b-dglc-HEX-1:5
2s:n-acetyl
3b:a-lgal-HEX1:5|6:d
4b:b-dgal-HEX-1:5
LIN
1:1d(2+1)2n2:1o(3+1)3d3:1o(4+1)4dMinimum Information Required for A Glycomics Experiment
国際標準化機構 (ISO - International Organization for Standardization)
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10Repositories

UniqueGlycan ID+Structure
Data
Sharing

Glycan Databases④Curation

KnowledgeSharing of Glycan
Knowledge
via Internet

AnnotationData② Obtain
UniqueGlycan ID① Structure
Registration

Glycan ID③Manuscript
submission

Glycan Research

Glycan ID

Research Paper
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Repositories

ポスター番号：57

GlyComb（β版）- Glycoconjugate Structure Repository
糖タンパク質構造データの登録

Glycoproteinsex) GC00011

複合糖質

UniProt ID
Glycosylation site
Glycosylation site
Glycosylation site

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RepositoriesGlycoPOST（β版）
グライコプロテオミクスのMSデータとメタデータのリポジトリ

Glycomics MS
Raw data

Glycomics MS metadata

Glycoproteomics
MS metadata andRaw data

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Genes/Proteins/Lipids

Data
resources

Glycans/Glycoconjugates
Glycomes
Pathways/Diseases

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糖鎖と疾患 – 糖タンパク質を例として疾患により細胞から分泌される糖タンパク質の糖鎖が量的、質的に変動

正常細胞由来の糖タンパク質

正常細胞がん化など

糖タンパク質のタンパク質部分の構造は同じがん細胞など由来の糖タンパク質がん細胞など
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糖鎖と疾患◦ 糖鎖の量的もしくは質的な変動が診断に応用
糖鎖が関与する疾患

マーカー

変化

応用

肝臓癌

α-フェトプロテイン(AFP)- L 3

フコシル化糖鎖の増加
LCA結合率増LCAで診断

DiseaseGlycoconjugate

LCA: レンズマメレクチン

α-フェトプロテイン(AFP)糖鎖変異とLCA結合性

LectinLCA結合性G39213VZ（ー）

フコース転移酵素
α-16FucT（Fut8)
Pathway

EnzymeGene（＋）

G80858MF
GlycanProtein

Taketa K, Hirai H: Lectin affinity electrophoresis of alpha-fetoprotein in cancer diagnosis. Electrophoresis, 10(8-9):562-567, 1989.
モダンメディア 62 巻 2 号 2016[臨床検査アップデート]31;臨床化学35:30-36,2006
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Data
resources

ポスター番号：56

GlycoAbun（β版）

55%

13%

3%

ORN

50%

18%

16%

ORN
Glycoprotein

糖鎖存在比のデータ
疾患による糖鎖の種類や存在比

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Data
resources

GlycoGene Database (GGDB)

糖鎖関連遺伝子データベース
遺伝子名、酵素名、DNA配列、組織分布、基質特異性など

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Data
resources

Glyco-Disease Genes Database(GDGDB)

糖鎖遺伝子と疾患の関連をまとめたデータベース
GGDBや医学情報のデータベースとの関連を提供

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Data
resources

GlyCosmos Pathways（β版）

糖鎖関連のパスウェイ
生物種やパスウェイ名から検索

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Data
resources

GlyCosmos Pathways（β版）

発癌性MAPKシグナル伝達- キナーゼ不活性BRAFによるRAFシグナル伝達の異常活性

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Dataresources

ポスター番号：54

Total Glycome Database
N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖、GSL糖鎖、グリコサミノグリカン、遊離糖鎖の発現解析結果を提供

glycan expression ratio by pie charteach glycan expression by bar chartglycan expression table

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Data
resources

GlycomeAtlas

生体内における糖鎖の局在• 臓器を選択 ⇒ 糖鎖構造
• 糖鎖構造⇒ 局在Konishi and Aoki-Kinoshita, Bioinformatics, 2012
Yamakawa, Aoki-Kinoshita, Guerardel et al., Nature Communications, 2018, accepted

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Data
resources

Lectin Frontier DataBase (LfDB)

レクチンの種類による糖鎖認識の差異

レクチンの糖鎖認識の差異

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Data
resources

GlyCosmos Lectins

Gene Ontology
go:0030246

carbohydrate binding, Lectin

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Dataresources

GlyCosmos Lectins
タンパク質名、アミノ酸配列、糖鎖修飾部位

立体構造 ⇒ PDB

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Data resourcesのつながり
GlyCosmosのデータリソースおよび糖鎖関連のリソースをつなげて、ユーザが様々なデータにアクセス可能となる予定

GenePathway

EnzymeProtein
LectinGlycoconjugate

DiseaseGlycanトーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～27

GlySpace Alliance

Glycoproteins
Enzymes
Epitopes
Lectins
Genes
Glycomes

Diseases

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Established August, 2018 @ Warren Workshop

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Acnowledgements
Soka University
Kiyoko F. Aoki-Kinoshita
Masaaki Shiota

The Noguchi InstituteTamiko Ono

Nobuaki Miura

Shinichiro Tsuchiya
Haruko Kitakaze

Aiko T. Hiraki
SPARQLite, LLC

AISTHisashi Narimatsu
Kiyohiko Angata
Noriaki Fujita
Yoshinori Suzuki
Niigata University
Shujiro Okuda
Yu Watanabe

Nobuyuki P. Aoki

Daisuke Shinmachi
Funding:
Integrated Database
Project (Japan Scienceand Technology
Agency (JST) andNational Bioscience
Database Center

トーゴーの日シンポジウム2018 ～バイオデータベース：つないで使う～29

ご清聴ありがとうございました

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