MF Researcher Database

Researchers Database

Advance

YAGI Hirokazu

    Graduate School of Pharmaceutical Sciences Department of Multilevel Biofunctional Analytics　Associate Professor
Last Updated :2025/04/25

Researcher Information

URL

J-Global ID

Research Interests

  • biopharmaceuticals   細胞生物学   蛋白質科学   糖鎖生物学   Neuroscience   Glycobiology   

Research Areas

  • Life sciences / Functional biochemistry
  • Life sciences / Structural biochemistry
  • Life sciences / Molecular biology
  • Life sciences / Cell biology
  • Life sciences / Pharmaceuticals - analytical and physicochemistry
  • Life sciences / Pharmaceuticals - health and biochemistry

Academic & Professional Experience

  • 2023/04 - Today  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical Sciences Department of Multilevel Biofunctional AnalyticsAssociate professor
  • 2021/10 - 2023/03  Nagoya City University大学院薬学研究科
  • 2013/10 - 2021/09  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical Sciences講師
  • 2009/06 - 2013/09  名古屋市立大学 薬学研究科(研究院)助教
  • 2009/04 - 2009/06  National Institutes of Natural Sciences日本学術振興会特別研究員（PD)
  • 2008/04 - 2009/03  名古屋市立大学 薬学研究科(研究院)日本学術振興会特別研究員（PD）

Education

  • 2005/04 - 2008/03  Nagoya City University  Graduate School of Pharmaceutical Sciences
  • 2003/04 - 2005/03  Nagoya City University  Graduate School of Pharmaceutical Sciences
  • 1999/04 - 2003/03  Nagoya City University  Medicin  Medicin

Association Memberships

  • BIOIMAGING SOCIETY   JAPAN SOCIETY FOR CELL BIOLOGY   PROTEIN SCIENCE SOCIETY OF JAPAN   日本薬学会   日本糖質学会   日本生化学会   

Published Papers

Books etc

  • 糖鎖生物学 : 生命現象と糖鎖情報（北島健，佐藤ちひろ，門松健治，加藤晃一編）
    矢木宏和; 加藤晃一 (Contributor免疫と糖鎖(III);獲得免疫)名古屋大学出版会 2020
  • 医薬品／化粧品／食品分野におけるHPLC・GC分析テクニック
    矢木宏和; 加藤晃一 (ContributorHPLCを用いた抗体医薬の糖鎖解析)技術情報協会 2020
  • 矢木宏和; 加藤晃一 (Contributorバイオ・抗体医薬品における糖鎖解析技術)情報機構 2019/12 9784865021806 viii, 278p
  • Modern Magnetic Resonance, 2nd Edition (G.A.Webb ed.), NMR characterization of the dynamic conformations of oligosaccharides
    K.Kato; H.Yagi; T.Yamaguchi Springer International Publishing 2018
  • Glycobiophysics (Y.Yamaguchi and K.Kato ed.), Structure and dynamics of immunoglobulin G glycoproteins
    H.Yagi; S.Yanaka; K.Kato Springer Nature Singapore 2018
  • NMR in Glycoscience and Glycotechnology (K.Kato and T.Peters ed.), Stable isotope labeling of glycoproteins for NMR study
    Y.Yamaguchi; H.Yagi; K.Kato RSC Publishing (Cambridge) 2017
  • 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック～創薬・医療から食品開発まで～ HPLCマッピング法による糖鎖プロファイリング
    矢木宏和; 加藤晃一 エヌ・ティー・エス 2015
  • 次世代医薬開発に向けた抗体工学の最前線「NMR法による抗体の高次構造」
    矢木宏和; 加藤晃一 シーエムシー出版 2012
  • バイオ医薬品開発における糖鎖技術 「多次元HPLCマッピングによる糖タンパク質糖鎖の定量プロファイリング」
    矢木宏和; 加藤晃一 シーエムシー出版 2011
  • Experimental Glycoscience: Glycochemistry, Release of N-glycans by enzymatic methods
    YN.Takahashi; H.Yagi; K.Kato Springer (Japan) 2008
  • Comprehensive Glycoscience (J.P.Kamerling ed.),The two-/three-dimensional HPLC mapping method for the identification of N-glycan structures
    N.Takahashi; H.Yagi; K.Kato Elsevier (Oxford) 2007

Conference Activities & Talks

  • 糖転移酵素によるタンパク質特異的な糖鎖修飾機構  [Invited]
    矢木宏和
    第93回日本生化学会大会  2020/09
  • 積荷受容体が認識するパスポート配列タグの付加に伴うα2,3シアリル化の亢進  [Invited]
    矢木宏和
    第42回 日本分子生物学会年会  2019/12
  • The molecular mechanisms underlying protein-specific glycosylation  [Invited]
    Hirokazu Yagi
    Invited Seminar at UGSF  2019/11
  • Structural characterization of the circadian clock protein complexes composed of KaiA, KaiB and KaiC by integrative structural approaches  [Invited]
    Hirokazu Yagi; Yasuhiro Yunoki; Ken Morishima; Kentaro Ishii; Reiko Murakami; Lionel Porcar; Anne Martel; Rintaro Inoue; Kazuki Terauchi; Susumu Uchiyama; Masaaki Sugiyama; Koichi Kato
    第3回 J-PARC国際シンポジウム  2019/09
  • Molecular mechanisms underlying protein-specific glycosylation pattern formation by tagging with a MCFD2-binding motif sequence recognized by cargo receptor  [Invited]
    Hirokazu Yagi
    第92回 日本生化学会大会  2019/09
  • 糖転移酵素の局在に着目したタンパク質特異的な糖鎖修飾機構の解析  [Invited]
    矢木宏和
    第38回 日本糖質学会年会  2019/08
  • Integrative structural approaches for understanding conformational dynamics of oligosaccharides and glycoproteins  [Invited]
    Hirokazu Yagi; Tatsuya Suzuki; Takumi Yamaguchi; Saeko Yanaka; Koichi Kato
    10th Asian Community of Glycoscience and Glycotechnology Conference  2018/11
  • タンパク質の糖鎖修飾の特異性を決定する分子メカニズムの解明  [Invited]
    矢木 宏和
    第91回日本生化学会  2018/09
  • Assembly and disassembly mechanisms of proteasome revealed by multilateral biophysical approaches.  [Invited]
    Hirokazu Yagi; Maho Yagi-Utsumi; Tadashi Satoh; Koichi Kato
    Fourth Polish-Korean Conference on "Protein Folding: Theoretical and Experimental Approaches"  2018/09
  • NMRと計算科学の統合による糖鎖の3次元構造ダイナミクスの解析  [Invited]
    矢木宏和; 鈴木達哉; 谷中冴子; 山口拓実; 加藤晃一
    第27回日本バイオイメージング学会学術集会  2018/09
  • Integrative structural biology approaches for understanding conformational dynamics of oligosaccharides and glycoproteins  [Invited]
    Hirokazu Yagi; Saeko Yanaka; Yogo Rina; Tatsuya Suzuki; Takumi Yamaguchi; Masaaki Sugiyama; Koichi Kato
    第55回日本生物物理学会年会  2017/09
  • 糖タンパク質糖鎖の機能解明のための構造生物学的アプローチ法の開発と応用  [Invited]
    矢木 宏和
    第26回日本バイオイメージング学会学術集会  2017/09
  • 糖タンパク質糖鎖の構造解析法の開発と糖鎖機能解析への応用  [Invited]
    矢木 宏和
    第2回G-CHAINセミナー  2017/09
  • The characterization of the laminin-binding glycans on -dystroglycan catalyzed by several causative gene products of dystroglycanopathy  [Invited]
    Hirokazu Yagi
    1st International Conference on the Glycobiology of Nervous System  2017/09
  • 糖タンパク質における糖鎖の生物機能と高次構造への影響  [Invited]
    矢木 宏和
    14) 第58回（平成29年度）日本生化学会中国・四国支部例会  2017/05
  • Development and application of glycosylation-profiling techniques for functional glycomics in the nervous system  [Invited]
    Yagi Hirokazu
    13) 11th International Symposium on Cell Surface Macromolecules  2017/02
  • Functional analysis of enzymes involved in the formation of laminin-binding glycans displayed on α-dystroglycan  [Invited]
    Hirokazu Yagi
    BMB2015  2015/12
  • Application of N-glycosylation profiling by using HPLC mapping  [Invited]
    Hirokazu Yagi
    糖鎖科学中部拠点/日本ウォーターズ共催セミナー  2015/08
  • 神経系における糖鎖の機能解明のための糖鎖プロファイリング技術の開発と応用  [Not invited]
    矢木 宏和
    第34回 日本糖質学会年会  2015/07
  • Lewis X構造を有するN型糖鎖はNotchシグナル経路を介して神経幹細胞の増殖を制御している  [Invited]
    矢木 宏和; 齋藤 拓也; Yu K. Robert; 加藤 晃一
    第35回日本分子生物学会年会  2012/12
  • The functional significance of the N-glycans in the differentiation of neural stem cells  [Not invited]
    Yagi Hirokazu
    第34回日本神経科学大会  2011/09
  • Development of multi-dimensional HPLC mapping for N-glycans and its application for functional glycomics  [Invited]
    Hirokazu Yagi; Noriko Takahashi; Koichi Kato
    98th Indian Science Congress  2011/01
  • 糖タンパク質糖鎖の機能解明のための構造解析技術の開発と応用  [Invited]
    矢木 宏和
    第１回触発型有機化学研究会

MISC

Industrial Property Rights

  • 加藤 晃一, 矢木 宏和, 山口 拓実, ヤン ゲンエイ  公立大学法人名古屋市立大学, 大学共同利用機関法人自然科学研究機構  201703001857827044
  • 特願2018-047235:糖タンパク質の糖修飾  
    矢木宏和, 齋藤泰輝, 加藤晃一
  • 特願2017-132312:糖タンパク質の生産方法  
    矢木宏和, 本田怜奈, 加藤晃一
  • 特願2020-168032:がんを認識する新規抗体  

Awards & Honors

  • 2018/09 日本生化学会奨励賞
     
    受賞者: 矢木 宏和
  • 2017/09 日本バイオイメージング学会奨励賞
     
    受賞者: 矢木 宏和
  • 2015/08 日本糖質学会奨励賞
     
    受賞者: 矢木 宏和
  • 2015/08 名古屋市立大学大学院薬学研究科長表彰
     
    受賞者: 矢木 宏和
  • 2013/08 日本糖質学会ポスター賞受賞
     
    受賞者: 矢木 宏和

Research Grants & Projects

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2024/04 -2027/03 
    Author : 加藤 晃一; 矢木 宏和
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2023/04 -2026/03 
    Author : 城村 由和; 木戸 丈友; 矢木 宏和; 菱田 友昭
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2023/04 -2026/03 
    Author : 矢木 宏和; 池田 和貴; 仲地 ゆたか
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2022/04 -2026/03 
    Author : 安藤 弘宗; 鈴木 健一; 木塚 康彦; 矢木 宏和
     
    【研究目的1】細胞膜内層の微小領域の実像解明に向けて、PIP2の機能性プローブの合成を実施した。PIP2の細胞膜での動態への影響を最小限にするために脂質部分を非修飾としイノシトール部の水酸基に機能性官能基を導入したプローブを設計し、イノシトール部の修飾経路を検討した。その結果、位置選択的な水酸基保護を可能とする反応条件を見出すことができ、これを利用したPIP2イノシトール部のモデル化合物の合成において、一定の成果を得ることができた。 【研究目的2】糖鎖―糖鎖相互作用の様式と意義解明に向けて、ガングリオシド―ガングリオシド間のホモな糖鎖―糖鎖相互作用の一般性を検証するため、ガングリオシドの亜系列の内、ホモ相互作用を調査していない亜系列の蛍光プロ―ブを合成し、1分子イメージングにより有意にホモダイマーが形成されることを確認した。加えて、糖鎖部の水酸基がアセチル化されたガングリオシドの蛍光プローブの合成を検討し、酵素によるアセチル基転移反応を応用した合成経路を確立し、アセチル化ガングリオシド蛍光プローブの合成を完了した。また、N型糖鎖間のホモ相互作用およびN型糖鎖―糖脂質糖鎖のヘテロ相互作用を解析するためにN型糖鎖とセラミドを複合したキメラ糖脂質の合成を検討し、リンカーを介した糖鎖とセラミドの複合化に成功した。 【研究目的3】微小領域形成を強化したガングリオシドの開発に向けて、ガングリオシド糖鎖部分による細胞膜中でのガングリオシドホモダイマー化の阻害を検討した。ホモダイマーを形成するガングリオシドの糖鎖部分を添加することにより、細胞膜でのホモダイマーが阻害されることを確認し、微小領域形成能の評価系に有効な知見を得た。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2022/04 -2026/03 
    Author : 井坂 雅徳; 前山 順一; 立野 一郎; 矢木 宏和
     
    A群連鎖球菌は、劇症型と呼ばれる敗血症性ショックを引き起こす原因菌である。この劇症型に至る原因は、いまだに解明されていない。劇症型への発症機序を探るため病理組織を観察すると、この細菌が表皮と真皮の間に留まり移動しないこと、好中球などの免疫細胞が患部へ浸潤せず働いていないことが先行研究により明らかとなっている。 好中球の患部への浸潤には、好中球膜上の糖鎖CD162と血管内皮細胞上の糖鎖結合タンパク質セレクチンとの接着と相互作用が必須である。我々はこの点に着目し、劇症型株の培養上清から好中球浸潤を抑制する糖タンパク質を新たに見出した。新たに見出した糖タンパク質の立体構造や機能は未知である。そこで本研究はA群連鎖球菌が分泌する糖タンパク質のセレクチン阻害による免疫回避機構を解明する。 この研究を解析するために、まず糖タンパク質の糖鎖構造の全容を明らかにする。そのために、今年度は劇症型A群連鎖球菌培養上清に発現する糖タンパク質の精製及びその条件検討を実施した。 劇症型として分離された臨床分離株１５２９及びゲノム株SF370株の培養上清より、硫安沈澱法、透析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーを実施した。その結果、培養上清より陽イオン交換クロマトグラフィーで最終精製を行うことで、糖鎖結合タンパク質の分子量に相当したタンパク質が精製できることが確認できた。今後この精製方法によりタンパク質を量的に確保して糖タンパク質の糖鎖切断を実施しようと試みている。
  • タンパク質に組み込まれた糖鎖修飾コードの解明と糖鎖修飾制御
    科学技術振興機構(JST)：創発的研究支援事業（フェーズ１）
    Date (from‐to) : 2023/04 -2026/03
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2023/06 -2025/03 
    Author : 矢木 宏和
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2021/04 -2025/03 
    Author : 矢木 宏和; 甲賀 大輔
     
    昨年度までに最適化した超解像顕微鏡および電子顕微鏡の条件を活用し、培養細胞における糖転移酵素のゴルジ体内の詳細な局在を明らかにした。具体的には、Apexを融合した糖転移酵素を利用して、糖転移酵素の近傍の分子にビオチン標識を行い本標識をプローブとすることで、電子顕微鏡像において糖転移酵素の局在を明らかにすることに成功した。 特異的な糖鎖修飾を担う糖転移酵素の局在の要因を明らかにするために、近接依存性標識法により10種類を超える糖転移酵素の近傍分子の同定に成功した。また、蛍光タンパク質を融合した糖転移酵素をプローブとして、ゴルジ体分画小胞をセルソータで分離することに成功した。プロテオミクス解析により、こうしたゴルジ小胞に含まれるタンパク質を同定するとで、糖転移酵素と局在を共にする分子を明らかにすることができた。 一方で、哺乳動物細胞にフコース転移酵素9（FUT9）を過剰発現させるとLAMP-1に特異的にLewis X糖鎖の修飾が認められたことを契機として、LAMP-1中の29残基からなるセグメントがFUT9との相互作用を規定することを見出した。本セングメントは、他の糖タンパク質のC末端に連結させただけで、FUT9依存的なLewis X修飾をもたらすことから、糖鎖修飾を制御する分子コードとして活用できる可能性を示した。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2021/04 -2025/03 
    Author : 矢木 宏和
     
    本年度は、ゴルジ体に存在する糖転移酵素の局在を明らにすることを目指して、各種電子顕微鏡画像（オスミウム浸軟法、免疫電子顕微鏡法、光・電子相関顕微鏡観察法）を取得するための固定化方法をはじめ試料調製条件の検討を行った。これにより、HEK293TやHeLa細胞といった培養動物細胞を対象にゴルジ体の電子顕微鏡３次元像を得ることに成功した。 細胞内において輸送過程にある糖タンパク質のみを選択的に観察するために、ビオチンの添加によって小胞体からの搬出を制御するRetention using selective hooksシステムを構築した。 モデル糖タンパク質として用いたエリスロポエチン（EPO）の細胞内の局在を調べた。パスポート配列の付加によりEPOがゴルジ体内の異なる領域に滞留するようになることを見出した。一方、パスポート配列付加によりEPOのガラクトシル化が亢進することも明らかとなった。近接依存性標識により、パスポート配列を付加したEPOとガラクトース転移酵素（B4GalT1）のいずれの近傍にも存在し得る分子としてNUCB1、NUCB2を同定した。興味深いことに、NUCB1の発現抑制によって、パスポート配列に依存したEPOのガラクトシル化とシアリル化の亢進が減弱することが明らかとなった。
  • ジストログリカンの糖鎖伸長終結因子グリセロールリン酸による生理的調節機能とがん悪性化機構に関する研究開発
    日本医療研究開発機構(AMED)：革新的先端研究開発支援事業（PRIME）
    Date (from‐to) : 2020/10 -2024/03
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2018/04 -2022/03 
    Author : Ando Hiromune
     
    To understand the structure and function of microdomains formed in cell membranes at the molecular level, this study focused on elucidating the membrane dynamics of gangliosides, which are key molecules in the formation of microdomains, through an interdisciplinary study of synthetic chemistry, single molecule imaging, and comprehensive structural analysis.This research established a method for comprehensive analysis of membrane protein receptors with high affinity to gangliosides and provided structural insights into the microdomains formed in the membrane. We have also developed various ganglioside probes for behavior analysis in the cell membrane and found that gangliosides have a propensity to form homodimers specifically and frequently in the steady-state plasma membrane.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2018/04 -2022/03 
    Author : Isaka Masanori
     
    Group A Streptococcus produces biofilms in acidic environments. Biofilm is one of the virulence factors.The mechanism of this biofilm production has not yet been elucidated. The mechanism of pathogenesis of the fulminant form of this bacterium has also not yet been elucidated. The two-component regulatory system is a mechanism that sensitizes to external stimuli. We investigated the acid-sensing mechanism of SPY1588, which is involved in biofilm production in acidic environments, and the expression of virulence factors to investigate its relevance to the mechanism of the fulminant form. In this study, SPY1588 was involved in biofilm production under acidic conditions, SPY1588 recombinant protein autophosphorylated under acid conditions, and amino acid substitutions in the recombinant protein revealed the acid-sensitive site and kinase domain.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2017/06 -2022/03 
    Author : shimizu shigeomi
     
    We named the restricted functional regions of organelles as "zone", in which the regions of organelle response to various biological stimuli as "response zones" and the functional membrane contact regions between different organelles as "communication zones". We visualized each zone, identified the constituent molecules and formation mechanism, and clarified the physiological roles of the zones. For the "response zone," we analyzed the zone related to the stress response of the Golgi apparatus and the zone related to glycosylation. For the "communication zone," we performed functional analysis and molecular identification of the membrane contact region between mitochondria and endoplasmic reticulum. We also developed a technology to artificially turn on/off the organelle communication zone.
  • NMRと計算科学の統合による糖鎖の3次元構造ダイナミクスの体系的評価法の開発
    AMED：次世代治療・診断実現のための創薬基盤技術開発
    Date (from‐to) : 2016/09 -2020/03 
    Author : 矢木 宏和
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Challenging Research (Exploratory)
    Date (from‐to) : 2017/06 -2019/03 
    Author : Uchihashi Takayuki; IINO RYOTA; YAGI HIROKAZU
     
    We have incorporated an image-splitting optical system into a combined high-speed AFM/ total-reflection fluorescent microscopy system which enables us to perform high-speed AFM imaging and single-molecule FRET simultaneously. We prepared the fluorescent labeling sample for single-molecule FRET measurements for bacterial chondroitin polymerase K4CP and glycoside hydrolase cellulase, TrCel6A, and succeeded in measuring changes of the FRET efficiently due to the extension of the chondroitin chain and the structural change of the cellulase. Although we tried to observe these molecule with the combined high-speed AFM and single-molecule FRET system, in the face of various problems, we have not reached the success within the period. However we are now establishing the optimum measurement conditions for the simultaneous observation and thus assume that we can gain novel insights about molecular mechanisms with detailed single-molecule analysis using the combined system.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2017/04 -2019/03 
    Author : 矢木 宏和
     
    昨年度までに、CPの構成サブユニットであるα7とα6が7：1で含まれるヘテロオクタマーが形成されるヘテロ8量体の形成過程に関して、高速AFM解析によって2重リング構造を形成しているα7の14量体に対して単量体のα6が相互作用することで、2重リング構造が開裂し、α7の1重リング構造の中心にα6が結合しするプロセスを示してきた（Kozai et. al.Sci. Rep. 2017, 7: Article No. 15373. ）。本年度はこうした開裂が他のサブユニット中で起きるかどうかを調べたところ、α6サブユニット以外では、唯一α4サブユニットに認められることをゲル濾過クロマトグラフィーと超分子質量分析にて明らかにした。一方で、α7の14量体のX線結晶構造をもとに、α7のN末端側のセグメントの欠失変異体やアミノ酸変異体を作成することで、α7の14量体形成を阻害したα7モノマー改変体を作成することに成功した。さらには、モノマー改変体α7に対して、各αサブユニットを加えたところ、α4とα6のみが特異的にα7変異体と多量体形成をすることを見出した。このようにして掲載された多量体をAFM解析や電子顕微鏡像で解析したところ、こうした２つのサブユニットからなる複合体はヘテロ14量体のダブルリング構造を形成していることを見出した（Sekiguchi et.al.Int. J. Mol. Sci. 2019, 20: Article No. 2308.）。このように、本研究では、超分子質量分析、高速AFM、および電子顕微鏡を利用することで、プロテアソームの中間体構造のキャラクタライズを通じて、自己組織化機構について新たな知見を得ることができている。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2015/04 -2019/03 
    Author : Kato Koichi
     
    The proteasome, a major proteolytic machine comprising approximately 70 subunits, is one of the largest and most complicated biological supramolecular complexes. Assembly of these subunits is not an autonomous process but is assisted by a series of proteasome assembly chaperones. In this study, we focused on the α-ring, which is a core component of the proteasome. By using a multilateral structural biology approach combining various biophysical techniques, we successfully constructed precise three-dimensional models of the human α-ring intermediate complexes mediated by the assembly chaperones. These findings provide an important basis for the rational inhibitor design targeting the proteasome assembly system.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2015/04 -2018/03 
    Author : Sugiyama Masaaki; TAKATA SHIN-ICHI
     
    Biomacromolucle is functionalized in a polydispersed and high density system, namely a crowding system. Therefore, this study has developed a method to observe and analyze a structure and dynamics of a biomacromolucle in the crowding system. For this purpose, αB-crystallin which is eye lens protein is taken as a sample. A method to prepare 75% deuterated αB-crystallin was established and then it was confirmed that this protein is scatteringly invisible in 100% D2O solution. Based on the result, using the mixture of high concentration of 75% deuterated αB-crystallin with low concentration of not-deuterated αB-crystallin, which is one of crowding systems, it has been succeeded to observe not-deuterated αB-crystallin selectively with small-angle neutron scattering.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2015/04 -2018/03 
    Author : Yagi Hirokazu; KATO Koichi; SUGIYAMA Masaaki; SATOH Tadashi; YAMAGUCHI Takumi
     
    LARGE (Like-acetylglucosaminyltransferase) is the causative gene product for congenital muscular dystrophy which possesses two catalytic domains with homology to members of glycosyltransferases to form a repeat sequence of xylose and glucuronic acid residues. In this study, we have performed a molecular dynamics study to characterize the mechanism that the enzymes composed of these two catalytic domains catalyze the elongation reactions of sugar chains. As a result, the enzymes exhibited dynamic motions involving domain-domain association and dissociation during the reaction, indicating that orientation between the two domains would contribute to the elongation efficiency to exchange the substrate sugar chain.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    Date (from‐to) : 2014/04 -2016/03 
    Author : Kato Koichi; YAGI Hirokazu; YAMAGUCHI Takumi
     
    In biological systems, glycolipids forming clusters on cell surfaces play important roles in a variety of physiological and pathological processes. We attempted to design and create neoglycolipids as tools for controlling cellular functions using a hybrid approach combining glycobiology, synthetic chemistry, and structural biology. In this study, functional oligosaccharide units involved in maintaining stemness of neural stem cells were chemically conjugated to lipid derivatives so as to create neoglycolipid clusters mimicking those found on the cell surfaces. The synthetic neoglycolipids were self-assembled into glycoclusters in aqueous conditions. Upon addition of the neoglycolipid cluster, the neural stem cells were selectively eliminated due to apoptosis while the differentiated cells were alive. These results demonstrate the applicability of the newly designed neoglycolipid as a selective apoptosis inducer.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2014/04 -2016/03 
    Author : 矢木 宏和
     
    昨年度までに筋ジストロフィーの原因遺伝子産物（TMEM5、FKTN、FKRP、POMK、ISPD）のノックアウト細胞を樹立した。本年度は、これらノックアウト細胞にαジストログリカンを発現させ、質量分析により、リコンビナントタンパク質上の糖鎖の構造解析を行った。その結果、本糖鎖の還元末端構造であるリン酸化3糖構造（Man-(phospate)-GlcNAc-GalNAc）の先に、リビトールリン酸が2つタンデムに結合し、その還元末端にさらにキシロースとグルクロン酸が結合した配列を見出すことができた。ISPD、FKTNおよびTMRM5のノックアウト細胞にはリン酸化3糖構造先にリビトールリン酸の付加がおきていないことから、第一番目のリビトールリン酸の付加に関与していることが考えられる。またFKRPのノックアウト細胞にはリビトールリン酸1残基の付加が認められたことら、FKRPは2つ目のリビトール付加を担っていることが予想される。こうした結果は、ごく最近報告された論文（Kanagawa et al. Cell Reports 14, 2209–2223)の結果と一致するものであった。 その一方で、プルダウンアッセイにより、FKTN、FKRP、TMEM5が3者複合体を形成していること、TMEM5がLARGEと相互作用していることを明らかとした。先行研究により、LARGEとB4GAT1が相互作用していることが報告されていることから、ゴルジに存在する原因遺伝子産物は、大きな複合体を形成していることが考えられる。このような、ラミニン結合性糖鎖の生合成に関わる酵素群が複合体を形成し、複雑なラミニン結合性糖鎖の生合成過程を担っているものと予想される。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    Date (from‐to) : 2013/04 -2015/03 
    Author : HIROKAZU Yagi
     
    In this research project, we have focused on the system that the specific glycoproteins carry the specific glycans such as LewisX and HNK-1 carbohydrates, and attempted to elucidate the molecular mechanism underlying the definite glycosylation in neural stem cells. Furthermore, we have identified the molecule interacted with a specific glycan-possessing protein. The fact raises the possibility that a specific combination of glycans and their carrier proteins involved in the signaling pathways for the maintenance and differentiation of neural stem cells.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2012/10 -2015/03 
    Author : KATO Koichi; YAMAGUCHI Takumi; YAGI Hirokazu; SATOH Tadashi; YAGI Maho
     
    In this research project, we have elucidated the glycan-mediated mechanisms of biological functions through structural analyses of molecular complexes and thereby provided the groundwork for developing drugs targeting the carbohydrate recognition systems. In particular, we have revealed molecular mechanisms underlying the selective trafficking and degradation in glycoprotein-fate determination in cells. Furthermore, we have established technical basis for structural analyses of antibodies and thereby obtained solution structure information of these glycoproteins produced in various production vehicles, providing valuable insights into development of antibody drugs.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2012/04 -2014/03 
    Author : 矢木 宏和
     
    昨年度までの研究により、AGO61がα-dystroglycan（αDG）上のラミニン結合性を示す糖鎖の形成に関与し、脳の層形成において重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。本年度は、αDG上の特定の位置に結合したマンノース残基へのN-アセチルグルコサミン（GlcNAc）修飾をAGO61が担っていることを見出した。興味深いことに、そのGlcNAc修飾箇所は、これまでラミニン結合性糖鎖が発現していると報告されているスレオニン残基と一致していた。つまり、AGO61はαDG上のラミニン結合性を示す糖鎖が形成されるスタートとなる糖鎖構造を作る重要な酵素であることが明らかとなった。更には、質量分析により、ラミニン結合性糖鎖が結合し得るスレオニン残基上に、本糖鎖の還元末端構造であるリン酸化3糖構造（Man-(phospate)-GlcNAc-GalNAc）を見出すことができた。 本研究を通じて、AGO61の欠損に伴いαDG上のラミニン結合性糖鎖の形成不全が起こり、筋ジストロフィーが発症することを明らかにすることができた。以上の成果は、学術雑誌[Sci. Rep. 3, Article number:3288 (2013)]に掲載された。
  • Elucidation of the molecular mechanism underlying neural stem cell differentiation regulated by a specific combination of glycans and their carrier proteins
    かなえ医薬振興財団：助成金科学研究費補助金
    Date (from‐to) : 2012/04 -2013/03 
    Author : Yagi Hirokazu
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    Date (from‐to) : 2011 -2012 
    Author : MIZUSHIMA Tsunehiro; KATO Koichi; YAGI Hirokazu
     
    The eukaryotic 20S proteasome is composed of 28 subunits arranged in a cylindrical particle as four heteroheptameric rings, α(1-7)β(1-7)β(1-7)α(1-7). To elucidate the mechanisms of proteasome assembly, we performed in vitro reconstitution experiments using separately purified subunits. In the result, we showed that the α-ring is stabilized by the binding of β subunits. Furthermore, we determined the crystal structures of the Hsm3, Hsm3-Rpt1-C complex and Rpn14 E384A mutant, respectively.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    Date (from‐to) : 2010 -2011 
    Author : YAGI Hirokazu
     
    This study aims to elucidate the function of xylosyl-containing glycans. We found that the candidate gene of xylosetransferase(AGO61)-knockout mice displayed embryonic growth retardation, especially brain development at embryonic day 11.5.The present study indicated that the xylosyl-containing glycans play important roles in the development of the nervous system.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    Date (from‐to) : 2009 -2009 
    Author : 矢木 宏和
     
    本研究では、神経系におけるキシロース含有糖鎖が関与する分子間ネットワークを明らかにすることを通じてこの糖鎖の担う機能の解明を目指している。 本年度はまずin situハイブリダイゼッションにより、aer61およびago61のmRNAはともにマウスの大脳、海馬、小脳に発現量が多く、また特にニューロンに発現していることが明らかとなった。今後、これらの遺伝子発現が多い部位に着目して糖鎖分析を行うことにより、キシロース含有糖鎖を探索する予定である。この2つのキシロース転移酵素様タンパク質のin vitro反応におけるキシロース転移活性を評価した。基質分子として、N型糖鎖の生合成過程に存在する一連の糖鎖を2-アミノピリジン誘導体を調製した。しかしながら現状では、大腸菌および動物細胞を用いて発現させたリコンビナントキシロース転移酵素様タンパク質の活性は検出できていない。酵素活性を持つには他のコファクター存在が考えられるため、今後これらキシロース転移酵素様タンパク質を導入した細胞に発現している糖鎖の構造を解析することにより、この酵素の活性評価を行う予定である。 さらにはaer61およびago61の遺伝子欠損マウスを樹立した。aer61の遺伝子欠損ホモマウスは正常に生まれてくるのに対し、ago61の遺伝子欠損ホモマウスは胎生致死であることを明らかにした。今後、ago61遺伝子欠損マウス胎生致死の原因を明らかにすることで、キシロース含有糖鎖の機能を明らかにしていく予定である。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    Date (from‐to) : 2007 -2008 
    Author : 矢木 宏和
     
    神経系には糖鎖を介した複雑な細胞間相互作用ネットワークが存在し、脳の高次機能発現に関与していると考えられる。本研究では、糖鎖プロファイリング技術を基盤とし、神経に発現している糖鎖を探索することを試みた。前年度までの研究により、モデル動物であるカタユウレイボヤの神経複合体にキシロース含有糖鎖が特異的に発現していることを見出し、そのキャリアータンパク質を同定した。本年度は、このキャリアータンパク質のノックダウンホヤを作成し、その表現系を観察しているところであるが、発生過程の途中においてホヤが死んでしまうため、今だ解析には及んでいない。 一方、このキシロース含有糖鎖はβ1,2-キシロース転移酵素によってその合成は担われていると考えられる。これまでにクローニングされているβ1,2-キシロース転移酵素の遺伝子は、植物由来のもののみであっため、シロイヌナズナのβ1,2-キシロース転移酵素と相同性を持つ遺伝子を探索し、2種類の遺伝子(aer61,aer61b)をホヤゲノムの中に見出した。さらに驚くべきことにホヤと同様に、ヒトをはじめとする高等動物にもシロイヌナズナのβ1,2-キシロース転移酵素と相同性を持つ遺伝子が2種類(aer61、ago61)存在していた。これら遺伝子のマウスの各組織における遺伝子発現量を調べたところ、ago61は脳特異的に、aer61は心臓、肺、脳に発現していることが、明らかとなった。このようにホヤからヒトまでβ1,2-キシロース転移酵素様遺伝子が保存されており、脳特異的に発現していることから、脊索動物の脳神経系においてこの糖鎖が普遍的な高次機能を担っているのではないかと考えている。 キシロース含有N型糖鎖の神経系における機能解明には、さらなる研究が必要であるが、本研究を通じて、この糖鎖が担う新たな分野を見出すことができた。

Committee Membership

  • 2024/09 - Today   The Journal of Biochemistry   Associate editor
  • 2023/09 - Today   Frontiers in Molecular Biosciences   Associate editor

Social Contribution

  • バイオ/抗体医薬品における糖鎖・タンパク質解析の基礎とバリデーション
    Date (from-to) : 2015/05/19
    Role : Lecturer
    Category : Seminar
    Sponser, Organizer, Publisher  : 技術情報協会
    Event, Program, Title : 技術情報協会セミナー 抗体医薬品技術
  • 第1部 HPLCによる糖鎖の構造解析およびバリデーションの方法
    Date (from-to) : 2012/11/30
    Role : Lecturer
    Category : Seminar
    Sponser, Organizer, Publisher  : 技術情報協会セミナー
    Event, Program, Title : 抗体/バイオ医薬品の各種分析法とバリデーション-ELISA/キャピラリー電気泳動/HPLC-

Media Coverage

  • たんぱく質に「荷札」医薬量産
    Date : 2020/06
    Publisher, broadcasting station: 日経BP
    Program, newspaper magazine: 日経サイエンス
    Paper
  • たんぱく質に「荷札」医薬量産
    Date : 2020/03/30
    Publisher, broadcasting station: 日本経産産業新聞社
    Program, newspaper magazine: 日経産業新聞
    朝刊6面 Paper
  • 先天性筋ジストロフィー原因遺伝子の機能解明
    Date : 2013/12/06
    Publisher, broadcasting station: 株式会社 科学新聞社
    Program, newspaper magazine: 科学新聞
    Paper
  • 筋ジス治療一歩
    Date : 2013/11/22
    Publisher, broadcasting station: 中日新聞社
    Program, newspaper magazine: 中日新聞
    第3面 Paper

Other link

researchmap


Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.