棘皮動物における硫酸化およびシアル化-グリカンは、その海洋生息地と系統を反映している

Sulfated and sialylated -glycans in the echinoderm reflect its marine habitat and phylogeny.

• Jorick Vanbeselaere
• Chunsheng Jin
• Barbara Eckmair
• Iain B H Wilson
• Katharina Paschinger

抄録

棘皮動物は、最古の海洋動物の中でも特に進化的に重要なグループである。この属の中で、ホロトロイド（ナマコ）は、健康に明らかな利益をもたらす様々な糖質複合生体高分子を産生することで知られており、そのため、世界中で経済的にも料理的にも関心を集めています。高度に修飾されたグリコサミノグリカン（フコシル化コンドロイチン硫酸とフコイダン）以外には、タンパク質に結合したグリコシル化については何も知られていません。ここでは、多段階糖鎖分画法を用いてアニオン性糖鎖と中性糖鎖を効率的に分離した後、酵素処理と化学処理を組み合わせたMSを用いて黒ナマコの糖鎖を分析した。その結果、オリゴマンノシジド型,ハイブリッド型,コンプレックス型の糖鎖の修飾として、フコシル化,リン酸化,シアル化,多価硫酸化などの様々な部位が存在することがわかった。高度な硫酸化とフコシル化は、以前にホロトロイドグリコサミノグリカンで観察された修飾と類似しています。その系統的な位置と互換性があり、そのようなスルホおよびシアル-ルイーズAエピトープのような脊椎動物のモチーフを発現するだけでなく、他の海洋無脊椎動物で観察されるように、そのグリカンの高度なアニオン性置換を示しています。このように、他の棘皮動物の場合と同様に、本種のグリコシル化の属名および順序特異的な側面は、無脊椎動物と脊椎動物の両方の特徴を明らかにしている。

Among the earliest deuterostomes, the echinoderms are an evolutionary important group of ancient marine animals. Within this phylum, the holothuroids (sea cucumbers) are known to produce a wide range of glycoconjugate biopolymers with apparent benefits to health; therefore, they are of economic and culinary interest throughout the world. Other than their highly modified glycosaminoglycans ( fucosylated chondroitin sulfate and fucoidan), nothing is known about their protein-linked glycosylation. Here we used multistep -glycan fractionation to efficiently separate anionic and neutral -glycans before analyzing the -glycans of the black sea cucumber () by MS in combination with enzymatic and chemical treatments. These analyses showed the presence of various fucosylated, phosphorylated, sialylated, and multiply sulfated moieties as modifications of oligomannosidic, hybrid, and complex-type -glycans. The high degree of sulfation and fucosylation parallels the modifications observed previously on holothuroid glycosaminoglycans. Compatible with its phylogenetic position, not only expresses vertebrate motifs such as sulfo- and sialyl-Lewis A epitopes but displays a high degree of anionic substitution of its glycans, as observed in other marine invertebrates. Thus, as for other echinoderms, the phylum- and order-specific aspects of this species' -glycosylation reveal both invertebrate- and vertebrate-like features.

© 2020 Vanbeselaere et al.