月: 2022年4月

鹿児島大学医歯学部らのグループは、小細胞肺癌と非小細胞肺癌から分泌されるエクソソームのNｰ型糖鎖修飾の違いについて報告しています。
https://www.jbc.org/article/S0021-9258(22)00390-8/fulltext

肺癌は、肺のさまざまな種類の細胞から発生する組織学的に複雑な疾患です。小細胞肺癌（SCLC）と非小細胞肺癌（NSCLC）は、組織学的特性に基づいて分類された2つの主要な肺癌タイプです。非小細胞肺癌は、更に三つのタイプに分類されます、肺腺癌（LUADs）、肺扁平上皮癌（SCCs）、そして扁平上皮非小細胞肺癌（LCCs）であります。

比較された肺癌の種類は以下のようです、
小細胞肺癌 (H446 and SBC-3)、
肺腺癌 (HCC827)、
肺扁平上皮癌 (H520, SK-MES-1, and LK-2)、そして
扁平上皮非小細胞肺癌 (H1299)。

興味深いことに、主要なN-型糖鎖構造は、小細胞肺癌-エクソソームと非小細胞肺癌のエクソソームの間に著しい違いを示しました。 非小細胞肺癌のエクソソームは、通常、2分岐および3分岐のN-型糖鎖に富んでおり、コアフコース修飾を受けています。対照的に、小細胞肺癌-エクソソームのN-型糖鎖プロファイルは、かなりの不均一性を示し、H446-エクソソームでは末端フコース（全体の73％）を含むN-型糖鎖が高発現しており、SBC-3-エクソソームでは、LacdiNAc（全体の40％）またはGlcNAc（全体の29％）が高発現しています。

ほとんどすべてのN-型糖鎖がシアル酸修飾を受けていることから、本分析から、インテグリンαVは両方の肺癌由来のエクソソームで一般的に発現しており、上皮特異的インテグリンα6β4ヘテロダイマーは非小細胞肺癌で選択的に発現していることが明らかになりました。

Univ. Grenoble Alpes, CNRS, CERMAV, 38000 Grenoble, Franceらのグループは、原生生物（襟鞭毛虫）からβ-トレフォイルレクチン（R-型レクチン）を初めて見つけたと報告しています。
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.02.10.479907v1.full

レクチンドメインは、酵素や毒素などの他の機能性タンパク質と関連していることがよくあります。生命を脅かす例は、リシン毒素やコレラ毒素です。レクチンドメインは、これら毒素が細胞に取り込まれて代謝異常を誘発する前座として、細胞表面に存在する特異的な糖鎖との接合に関与しています。

著者らは、TrefLecデータベースを使用して、襟鞭毛虫のゲノムに真核生物のMytilecドメインを初めて発見し、それをSaroL-1と名付けました。 Mytilecドメインは、β-トレフォイルレクチン（R-型レクチン）として機能し、グロボトリアオシルセラミド（Gb3）に効率的に結合することが知られています。 これらβ-トレフォイルレクチン（R型レクチン）は、バクテリア、菌類、植物、動物に広く分布しています。

様々なガラクトシルリガンドへのSaroL-1の結合特性が、等温滴定カロリメトリーによって溶液中で評価されています。N-アセチルガラクトサミン（GalNAc）とα-メチルガラクトシド（GalαOMe）は、同程度のアフィニティーを示し、それぞれ2.2mMと2.8mMのKdを与えました。グロボシドGb3の末端二糖であるαGal1-4Galを除いて、テストしたすべてのα-Gal二糖およびp-ニトロフェニル-α-D-ガラクトピラノシド（PNPG）誘導体は、更に2倍ほど強いアフィニティーを示し、そのKdは1mMに使い数値となりました。一方、β-Galを含むラクトースは非常に弱い結合を示し、αGal1-4Galよりも20倍ほどアフィニティーが低く、SaroL-1がα-Galエピトープに強い特異性を持つことが確認されました。

SaroL-1は、膜結合時に細胞膜に穴を開け、孔形成毒素として機能するようです。実際、SaroL-1は、癌細胞（H1299細胞）に対して強い細胞毒性を示しています。標準的な細胞増殖アッセイを用いて、細胞毒性がドーズ依存的に増加することが確認され、SaroL-1で刺激した後、細胞生存率は約87％も減少していました（下図a参照）。興味深いことに、可溶性糖PNPGをアプライすると、SaroL-1の細胞毒性をほぼ完全に阻害することが出来ています（下図b参照）。

SaroL-1は、癌治療に対する新しいツールとなる可能性があるのではないでしょうか。

A group from Section of Infectious Diseases, Department of Internal Medicine, Yale University School of Medicine, New Haven, CT, USAらのグループは、レプトスピラの病原性改変 (VM)タンパク質は、タンデムN-末端リシンB-鎖様β-トレフォイルドメインを含む新規R型レクチンであると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9002632/

いわゆる病原性改変（VM）タンパク質は、レプトスピラ症の病因に関係しており。レプトスピラ症は、世界的に重要な人獣共通感染症であります。

VMタンパク質（PF07598）の遺伝子相同性検索から、タンデムリシンB-鎖様レクチンサブドメインがそのタンパク質のN-末端領域で同定されました。リシンB鎖、レプトスピラVMタンパク質は、例えばモデルタンパク質として、末端ガラクトースおよびアシアロフェツインなどのN-アセチルガラクトサミン残基に結合する可能性があります。
実際、大腸菌で発現した組換えVMタンパク質はアシアロフェツインに結合し、競合アシアロフェツイン結合アッセイによって決定されたリシンB-鎖と同様の糖鎖結合特異性を示すことが実験的に確認されました。

レプトスピラVMタンパク質は、末端ガラクトシル残基に特異的なN末端R型レクチンドメインを介してHeLa細胞に結合し、HeLa細胞によって迅速に内在化されます。この細胞表面の結合と内在化は迅速であり、アプライ後30分以内に発生し、アクチン解重合、カスパーゼ3活性化、核断片化、最終的にはアポトーシスによる細胞死など、HeLa細胞に多面的効果を誘発することが示されました。
細胞死のメカニズムのひとつは、VMタンパク質の核局在化後に発生するゲノムDNA分解であります。精製されたHeLa細胞ゲノムDNA、およびスーパーコイル化および線形化されたレプトスピラ・プラスミドDNAを使用したin vitro実験では、VMタンパク質がDNase活性を持っていることが示されました。また、VMタンパク質のC-末端ドメイン（CTD）は、ウシのDNaseIと同一の保存された活性部位残基を持っていることも分かりました。

つまり、細胞表面への結合、内在化、核転座、およびDNase機能の組み合わせは、VMタンパク質が細菌のABドメインを含む毒素パラダイムの新しい形態として進化したことを示しているようです。

東京大学薬学部のグループらは、MUC21の抗アポトーシス効果にT-抗原（シアル酸修飾の有無にかかわらず）の存在が必須の様だと報告しています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35410995/

ムチンは、物理的、化学的、および生物学的傷害から上皮表面を保護すると考えられている高度にO-型糖鎖修飾されたタンパク質であり、ムチンは、がんの診断や治療の分野で注目されています。
ムチン21（MUC21）は、乳がん関連ムチンであり、マウスのエピグリカニンを同定する努力の中で発見されたユニークな膜貫通型ムチンです

トランスフェクションによるMUC21の発現が上皮細胞をアポトーシス抵抗性にすることが本研究で初めて報告されました。この効果を発生させるには、MUC21のO-型糖鎖を伸長して、シアル化の有無にかかわらずGal残基を含める必要がありました。更に、このMUC21依存性アポトーシス抵抗性は、Galectin-3が存在しなくても変化しないことを示し、別のGalectinまたは糖鎖結合性分子が効果を媒介していることが示唆されました。

ガラクトースによるO-型糖鎖の伸長がMUC21のアポトーシス効果に必要かどうかを調べるために、CHO-グリコシル化変異体であるldlD細胞を使用しました。 ldlD細胞は、UDPガラクトース酵素およびUDP-Gal/UDP-GalNAc 4-エピメラーゼが不足しているため、GalNAcおよび/またはガラクトースを培地に添加した場合にのみO-型糖鎖を合成できます。
通常の培地で増殖させたldlD–MUC21トランスフェクタントは、約160 kDaの分子量に対応する1つのバンドのみを示し、ldlD細胞がO-型糖鎖修飾を受けていないMUC21のみを発現したことを示しています。培地にGalNAcを添加した場合には、ライセートをVVAレクチンでブロットすると、分子量が約200 kDaに対応するバンドが現れ、MUC21がTn-抗原を持っていることが示唆されました。培地にGalNAcとGalを添加すると、2つのバンドが認識され、1つは約200 kDa（シアリダーゼ処理なし）、もう1つは200 kDa以上（シアリダーゼ処理後）でした。後者のバンドは、PNAレクチンをブロッティングに使用した場合にも見られました。これらの結果から、GalNAcとGalを添加した場合には、シアリルT-抗原がMUC21に発現していることが示唆されました。
このようにして得られた三者の比較から、MUC21上の-T抗原（シアル化の有無にかかわらず）が抗アポトーシス効果を引き出すために必要であることが明確に示されました。

Galectin-3は、様々な細胞型で抗アポトーシス効果があることが示されています。そこで、MUC21トランスフェクタントHEK293細胞でGalectin-3をサイレンシングすることにより、Galectin-3がMUC21依存性アポトーシス耐性の誘導に関与しているかどうがテストされました。しかし、Galectin-3サイレンシングは、MUC21トランスフェクタント細胞のアポトーシス抵抗性には有意に影響を及ぼさないことが示されました。

不思議です、どうなってるんでしょうか？

大阪国際がんセンターのグループは、癌患者において、尿中の遊離糖鎖が増加していると報告しています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35413075/

α1,3-フコース修飾、α2,6-シアル酸修飾を受けた三分岐構造、および／または（Man3）GlcNAc1-コアを有する尿中の遊離糖鎖が、癌患者で有意に上昇していました。単純なα2,3-シアル酸修飾およびα1,6-コア-フコース修飾は、遊離糖鎖のレベル上昇に寄与していないようでした。下図はそのような典型例を示しています。

G: 胃癌、P: 膵臓癌、B: 胆管癌、C: 大腸癌

Institute of Medical Microbiology, Immunology and Parasitology Institut for Medical Microbiology, University Hospital Bonn, Germanyらのグループは、リンパ系フィラリア症で見られるIgGの糖鎖修飾異常について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8992374/

一般に象皮病として知られるリンパ系フィラリア症は、ベクター媒介性糸状虫であるバンクロフト糸状虫、マレー糸状虫、およびチモール糸状虫によって引き起こされる熱帯病です。風土病地域では、ほとんどの感染者は無症候性のままであり、ミクロフィラリア（MF⁺）を保有し、寄生虫の感染に寄与しつつも、感染の外部兆候を示しません。対照的に、風土病正常（EN）としても知られている人達は、ベクターへの継続的な曝露にもかかわらず、感染がないままです。感染曝露されたヒトの一部では、感染症が慢性病理学（CP）に発展し、リンパ浮腫（組織の腫れ）、象皮病（皮膚/組織の肥厚）、または水腫（陰嚢腫大）として症状が現れます。

感染の臨床転帰は、個人の免疫反応性と密接に関連しています。寄生虫誘発性のTh2免疫応答に加えて、通常、無症候性の患者は、高レベルの制御性細胞、抗炎症性サイトカインを伴う強力な免疫制御プロファイルを示します。

IgG分子のFc部に存在する糖鎖は、二分岐N-型糖鎖であり、そのフコース、N-アセチルグルコサミン、ガラクトース、およびシアル酸らの修飾状態が変化します。ほとんどのIgG分子はフコース化されています。これらの糖鎖構造は、抗体の持つエフェクター機能、ひいては健康に大きな影響を及ぼします。たとえば、アガラクトおよびアシアロIgG糖鎖は、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、炎症性腸疾患（IBD）、HIV、およびマイコバクテリア感染症などの慢性炎症性疾患に特に良く見られることが知られています。

本研究で見られた特異的なIgG糖鎖プロファイルは次の様でした、
CPでは、MF⁺、ENに比べて糖鎖修飾自体が増加していました、
ENでは、アガラクト型の糖鎖が最も高くなっていました、
CPでは、単一、或いは二個のガラクトース修飾を受けた糖鎖が最も高くなっていました、
MF⁺では、フコース修飾が減少、シアル酸修飾が増加、そしてバイセクティングGlcNAcが増加していました。

この研究は、CP、MF⁺、およびEN間のIgG糖鎖プロファイルの明らかな違いを特定しており、IgG糖鎖修飾の変化がリンパ系フィラリア症の疾患重症度予測のバイオマーカーとして役立つ可能性があることを示唆しています。

Department of Transplantation, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Mexico City, Mexicoらのグループは、HLAタイプとCOVID-19の関係性について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8982524/

メキシコのチアパス州タパチュラでのパイロット研究では、対立遺伝子HLA-A^*68を持つ患者では、重症化の頻度が減少していました（OR = 0.4, 95% CI =0.20-0.86）。 HLA-A^*68は、メキシコの先住民の祖先集団に高頻度で存在する祖先対立遺伝子であり、最も頻度が高いのは、ユカタン州メリダ、およびユカタン地方の住民です。 HLA-A^*68のようなCOVID-19に対して保護的な対立遺伝子の存在は、この地域がメキシコ全体で最も影響を受けていない理由のひとつであり、COVID-19の発生率が低い理由を少し説明することができます。

一方、HLA-A^*01対立遺伝子は、致命的な結果を招きやすいようです。