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大阪府立大学生命環境科学域理学類分子科学課程

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【研究概要】

細胞内には常に合成酵素と分解酵素の両方が存在します。ではなぜ、空腹時の細胞内ではグリコーゲンの分解のみが起き、満腹時にはグリコーゲンの合成のみが起きるのでしょう。この謎を解く鍵は、酵素に備わった活性調節機構にあります。私たちは、グリコーゲンやデンプンの代謝に関わる酵素を単離精製し、その性質や機能の解明に取り組んでいます。これらの酵素の研究で問題になるのは、グリコーゲン分子やデンプン分子の化学構造が不明確かつ不均一であることです。このような状況下では、「物質量」や「モル濃度」といった溶液化学の基本的な概念（単位）すら適用することができません。そこで、化学を基礎から学んできた私たちは、化学構造が明確かつ均一な合成基質（合成オリゴ糖や合成多糖）をこの研究分野へ導入する取り組みを行っています。

分岐デキストリンライブラリーより、一部抜粋。
化学構造が明確かつ均一な分岐デキストリンのライブラリーは、私たち独自の研究ツールです。左に示した分岐デキストリンB4/84とB3/71は、厚生労働省指定難病の一つである糖原病III型の研究に貢献しました（Cheng. et al., Hum. Mol. Genet., 2009年）。

グリコーゲンの脱分枝経路。
グリコーゲンは多分岐多糖であり、図中のGはグルコース残基、ハイフンはα-1,4-結合、両矢印はα-1,6-結合を表しています。グリコーゲンの分解は、グリコーゲンホスホリラーゼ（GP）とグリコーゲン脱分枝酵素（GDE）の共同作業で行われます。GDEは双頭酵素であり、T'aseは4-α-グルカノトランスフェラーゼ、G'aseはアミロ-α-1,6-グルコシダーゼを指します。
グリコーゲンの分解経路に関しては、「仮説」が定説であるかのように教科書にも掲載されています。私たちは、化学構造が明確かつ均一な分岐デキストリンのライブラリーを用いて、GDEの基質特異性を調べ、グリコーゲンの脱分枝経路を明らかにしました（Ikeda. et al., Glycoconj. J., 2022年）。

【発表論文】

[印刷中]
Uno, R., Makino, Y.*, and Matsubara, H. (2024) Essential dextrin structure as donor substrate for 4-α-glucanotransferase in glycogen debranching enzyme. J. Biochem. in press.
https://doi.org/10.1093/jb/mvae030

Kamada, N., Ikeda, A., Makino, Y.*, and Matsubara, H. (2024) Intersubunit communication in glycogen phosphorylase influences substrate recognition at the catalytic sites. Amino Acids 56, 14.
https://doi.org/10.1007/s00726-023-03362-6
[2022年]
Ikeda, A., Makino, Y.*, and Matsubara, H. (2022) Glycogen debranching pathway deduced from substrate specificity of glycogen debranching enzyme. Glycoconj. J. 39, 345-355.
https://doi.org/10.1007/s10719-022-10046-y
[2020年]
Sakaguchi, M., Makino, Y.*, and Matsubara, H. (2020) New approach to prepare fluorogenic branched dextrins for assaying glycogen debranching enzyme. Glycoconj. J. 37, 667-679.
https://doi.org/10.1007/s10719-020-09955-7
[2018年]
Fujii, Y., Makino, Y.*, and Sato, M. (2018) A new interpretation of sulfate activation of rabbit muscle glycogen phosphorylase. Glycoconj. J. 35, 299-309.
https://doi.org/10.1007/s10719-018-9823-x
[2017年]
山垣亮*, 牧野泰士. (2017) 糖鎖MS/MSフラグメンテーションにおける2-ピリジルアミノ化（PA）の影響. J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 65, 297-300.
https://doi.org/10.5702/massspec.17-94

Yamagaki, T.* and Makino, Y. (2017) Fragmentation of oligosaccharides from sodium adduct molecules depends on the position of N-acetyl hexosamine residue in their sequences in mass spectrometry. Mass Spectrom. (Tokyo) 6, S0073.
https://doi.org/10.5702/massspectrometry.S0073

Nakamura, M., Makino, Y.*, Takagi, C., Yamagaki, T., and Sato, M. (2017) Probing the catalytic site of rabbit muscle glycogen phosphorylase using a series of specifically modified maltohexaose derivatives. Glycoconj. J. 34, 563-574.
https://doi.org/10.1007/s10719-017-9776-5