Multi-optical biosensing using glycopolymers

使用糖聚合物的多光学生物传感

基本信息

批准号：
17J03810
负责人：
寺田侑平
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有害な毒素として知られるコレラ毒素を特異的に認識するGM1オリゴ糖鎖を模倣した糖鎖高分子の合成およびその分子認識能の解析を行った。本研究で用いた糖鎖高分子は、オリゴ糖鎖を構成する小単位の糖鎖を「糖鎖モジュール」としてみなし、それらを高分子の側鎖に導入することで再構築する糖鎖モジュール法という手法で合成した。この手法ではオリゴ糖鎖の全合成に比べて少ない合成ステップかつ大量合成が可能であるため有用である。しかしながら、オリゴ糖鎖を構成する複数の糖鎖のうち、標的分子の認識に最も効果的なものを選定するのに多くの試行錯誤プロセスを必要とすることが課題であった。そこで、複数の生体分子間の相互作用を解析可能である表面プラズモン共鳴イメージング(SPRI)を解析に用いた。合成された種々の糖鎖高分子をSPRI用のチップ上にそれぞれアレイとして固定化し、コレラ毒素の糖鎖認識部位を持つコレラ毒素Bサブユニット(CTB)を加えた時の信号をSPRIによって網羅的に解析した。SPRIを用いた解析の結果、GM1オリゴ糖鎖に含まれる四種類の糖鎖（ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン、シアル酸、グルコース）のうちガラクトースおよびシアル酸を導入した糖鎖高分子がCTBと最も強い相互作用を示した。ガラクトースおよびシアル酸の両方の糖鎖がCTBのGM1認識部位に対して結合する協働性が発揮されたことにより、優れた分子認識能が発揮されたことが示唆された。二つの糖鎖の協働性は二種の糖鎖を同一の高分子骨格に導入することで発揮された。即ち本研究において、簡便な手法を用いてGM1を模倣した有用な糖鎖高分子を得ることができた。この研究の結果から、他の生理学的に重要なオリゴ糖鎖の模倣も同様に可能であることが示唆され、さらにバイオマテリアル開発および医学的分野への貢献が期待される。

我们进行了模仿GM1寡糖链的糖链聚合物的合成，该糖链特别识别霍乱毒素，称为有害毒素，并分析了其分子识别能力。使用一种称为糖链模块化方法的方法合成了本研究中使用的糖链聚合物，其中构成寡糖链的小单位糖链被认为是“糖模块”，并通过将它们引入聚合物的侧链中来重建。该技术之所以有用，是因为与寡糖链的总合成相比，它允许更少的合成步骤和大量合成。但是，挑战是在构成寡糖链的多个糖链中，在识别目标分子方面最有效的糖链需要大量的反复试验过程。因此，使用表面等离子体共振成像（SPRI），该成像允许分析多种生物分子之间的相互作用。合成的各种聚糖聚合物被固定为Spri芯片上的阵列，以及当通过SPRI全面分析了具有霍乱毒素的霍乱毒素B亚基（CTB）时的信号。使用SPRI的分析表明，在GM1寡糖链中包含的四种类型的糖链（半乳糖，N-乙酰乳糖苷，唾液酸和葡萄糖）中，引入半乳糖和唾液酸的糖链聚合物表现出与CTB最强的相互作用。半乳糖和唾液酸聚糖与CTB的GM1识别位点结合的合作性的发挥表明，表明了出色的分子识别能力。通过将两个糖链引入同一聚合物主链中，证明了两个糖链之间的合作。也就是说，在这项研究中，使用简单的技术获得了模仿GM1的有用的糖链聚合物。这项研究的结果表明，同样有可能模仿其他重要在生理上重要的寡糖链，并且有望有助于生物材料发展和医疗领域。