糖鎖医工学研究センター

糖鎖とは

　糖鎖は、最近の研究により多様な機能が明らかになってきました。とくに癌（転移、腫瘍マーカー等）、免疫（免疫受容体調節、免疫細胞分化、抗体医薬等）、受精、発生・分化（再生医療等）、感染症（インフルエンザ、ピロリ菌、コレラ毒素等）、バイオ医薬、脳、血液型、などにおいて、注目される重要な役割を果たしていることが解ってきています。多くの場合細胞表面に存在し、細胞の性質を示した「細胞の衣装」とも例えられ、個々の細胞に特異的な情報伝達や細胞間コミュニケーションなどの機能と役割を果たしています。体液中では分泌タンパク質として存在し、インターフェロンやエリスロポエチンなどの分泌タンパク質の凝集や分解等を防いだり、生体内における輸送シグナルとして多岐に機能しています。

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　糖鎖という物質は、核酸、タンパク質に次ぐ第3の生命鎖を形成する生体情報高分子です。ヒトの場合にはブドウ糖など約10種類の単糖から構成される樹状分子ですが、多くの場合、単独で存在するのでなくタンパク質や脂質に結合した複合糖質（糖タンパク質、糖脂質）として存在します。糖鎖は本来分泌と密接な関係があると考えられており、実際に分泌タンパク質として体液中に存在したり、膜タンパク質や糖脂質として細胞表面を覆っていることが大半です。

　動物、植物および酵母の複合糖質（糖タンパク質、糖脂質、プロテオグリカン等）の糖鎖を構成する単糖の種類は、グルコース（Glc）、ガラクトース（Gal）、マンノース（Man）、N-アセチルグルコサミン（GlcNAc）、N-アセチルガラクトサミン（GalNAc）、フコース（Fuc）、シアル酸（Sia、NeuAc）、キシロース（Xyl）、グルクロン酸（GlcA）、イズロン酸（IdoA）の10種類があります。植物糖鎖には、さらにラムノース（Rha）、アラビノース（Ara）、ガラクツロン酸（GalA）、アピオース（Api）などがあります。

　糖タンパク質糖鎖にはN-結合型糖鎖（N-グリカン）とO-結合型糖鎖（O-グリカン）があり、それぞれアスパラギン酸（Asn）、セリン(Ser)/スレオニン(Thr)の側鎖に結合しています。プロテオグリカンは、コアタンパク質のセリン／スレオニン残基に四糖橋渡し構造（GlcA-Gal-Gal-Xyl）を介してヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸など、二糖単位の繰り返しからなる長鎖のグリコサミノグリカン鎖が伸長しています。
　糖脂質には、セラミドに糖鎖が付加するスフィンゴ糖脂質、アシルグリセロール等に糖鎖が付加するグリセロ糖脂質、ホスファチジルイノシトールにグルコサミンやマンノースが付加するグリコシルフォスファチジルイノシトール（GPI）などがあります。