カイコの糖鎖生物学と糖鎖工学:カイコの糖鎖構造改変と複合型糖鎖生合成酵素の解析

摘要

糖鎖付加は最も普遍的なタンパク質の翻訳後修飾であ り，一部のバクテリア，ァーキア，真核生物にわたって すべてのドメィンに見られる.特に真核生物においては およそ半分以上のタンパク質が糖鎖付加を受けると考えられている.真核生物のTV結合型糖鎖はタンパク質の Asn-X-Ser/Thrモチーフ（Xはプロリン以外のアミノ酸 残基）のァスパラギン（Asn)残基に付加し，糖タンパ ク質の機能や安定性，品質管理，輸送などにかかわる重 要な役割を果たす.糖鎖は複数の単糖がいくつか枝分か れして連なったものである力、その構造は生物種によつ て大きく異なる.タンパク質の組換え発現に最も広く用 いられている大腸菌は糖鎖付加機構をもたないため，糖 タンパク質の生産が苦手であり，代わりに酵母や昆虫細 胞，哺乳動物細胞が用いられる.酵母は安価で培養も容 易である力へ糖鎖構造がヒトと大きく異なるため，機能 をもったヒトの糖タンパク質を生産できない場合があ り，一方で哺乳動物細胞はコストが高いという問題があ る.昆虫細胞はその中間の性質を有しタンパク質の生産 性も高いことから，研究室レベルから産業レベルまで広 く用いられている.昆虫細胞発現系は組換えバキュロウ ィルスを介した遺伝子導入法が主であり，昆虫の虫体に も適用可能である.古くから絹の生産に利用され，飼育 方法が確立されているカイコ、Bombyx mori)でもバ キュロウィルスを利用した組換え発現系が開発されているしかし，昆虫細胞やカイコが産生する糖タンパク 質の糖鎖はヒトなどの哺乳動物のそれと全く同じではな く，たとえば抗体医薬ゃェリスロポェチンなどのヒト用 バイオ医薬品の生産には向いていない.そこで，これら の生産する糖タンパク質の糖鎖構造をヒトと同様の構造 にしようとする試みがなされてきた.〃結合型糖鎖の生合成は小胞体からゴルジ体にかけて進行するが， N-了セ チルグルコサミン（GlcNAc)とマンノースからなる中 間体構造（図1の赤い矢印）までは昆虫も哺乳動物も共 通している.哺乳動物では複数の糖転移酵素（図1の GnTII, GalT, SiaT)により糖鎖が伸長され，ガラク トースゃシアル酸を含む複合型糖鎖を形成するのに対 し，昆虫ではGlcNAcを取り除く酵素（FDL)により， 短いバウチマンノース型糖鎖が形成される（図1).し たがって，糖転移酵素の導入あるいはFDLのノックダ ゥンが基本的なアプローチであり，昆虫細胞においては 主に米国のDonald Jarvisらによつて精力的に進められ てきた、2、力ィコ虫体を用いた糖鎖構造改変研究は日本 国内の複数のグループが報告しており，昆虫細胞と同様 のアプローチによってヒト型糖鎖に近い構造を有するタ ンパク質の生産に成功している.