Jun 03, 2024

細胞内ガレクチンの多様な非糖質リガンド
（Glycoforum. 2024 Vol.27 (3), A10）
DOI: https://doi.org/10.32285/glycoforum.27A10J

John L. Wang

Hakon Leffler

John L. Wang
John L. Wangは、1973年にロックフェラー大学でPh.D.の学位を取得した。1977年にミシガン州立大学生化学分子生物学部の教授陣に加わり、現在は名誉教授である。レクチンへの関心は長年にわたる。（a）植物レクチンであるコンカナバリンA（Con A）のアミノ酸配列とX線構造の決定に取り組んだ。リンパ球の細胞表面受容体の移動をCon Aにより阻害した解析によって、受容体と細胞質／細胞骨格の相互作用に関する早期のエビデンスの1つを得た。（b）自身の研究室では、根粒菌のブラディリゾビウム・ジャポニクム（Bradyrhizobium japonicum）がダイズ植物体の根に結合・接着して窒素固定共生に至る過程も研究していた。この解析が、根粒菌のダイズ細胞とのガラクトース特異的な結合は、ブラディリゾビウム・ジャポニクム細胞の一極に存在するレクチンによって仲介されるという発見につながった。（c）最後に、Wangらは、ガレクチン-3が細胞外コンパートメントと細胞内コンパートメントに二重局在する現象について報告している。細胞核内でガレクチン-3は、液-液相分離現象によって形成される膜のないオルガネラである核スペックルに、他のmRNA前駆体スプライシング因子と共局在していることを見出している。

抄録

ガレクチンは、糖鎖認識ドメイン（Carbohydrate Recognition Domain: CRD）に特徴的なアミノ酸配列をもつ糖結合タンパク質である。ガレクチンファミリーの多くのメンバーは、その他に以下の2つの特徴も示す。1つは、細胞の内側にも外側にも存在すること、もう1つは、タンパク質間相互作用を介して複数のパートナーと結合することである。細胞内では、様々なガレクチンの非糖鎖リガンドの例として以下が挙げられる。（a）プロト型のガレクチン-1は、がん遺伝子のH-Rasや転写因子のOCA-B及びTFII-Iに結合する。（b）タンデムリピート型のガレクチン-8は、ガレクチン-9などの他のガレクチンや、オートファジー受容体NDP52、TRIM5α（Tripartite Motif 5α）に結合する。（c）キメラ型のガレクチン-3のNH2末端ドメインは、Tsg101等の輸送に関与するエンドソーム輸送選別複合体（endosomal sorting complex required for transport、ESCRT複合体）の因子やhnRNP A2B1などのリボ核タンパク質複合体に結合する一方、COOH末端ドメインはアポトーシス抑制因子Bcl-2、TRIM16、そして転写因子OCA-B、TFII-I及びβ-カテニンに結合する。本稿では、細胞内ガレクチンの浮気性（promiscuity）を浮き彫りにした研究の一部と、これらの発見により生じたいくつかの興味深い疑問を要約する。

1. はじめに

ガレクチンは、β-ガラクトシドとの結合親和性と糖結合部位における保存された配列要素に基づいて定義される、動物レクチンのファミリーである1。本稿執筆の時点で、キーワード「ガレクチン」を用いてPubMedを検索すると、このファミリーの約16のメンバーに関する論文が11,000報近く見つかる。これらの研究では、ガレクチンは数多くの生理的及び病的過程に関与することが示されている。研究の数が多い理由の少なくとも一部は、ガレクチンが細胞内での局在が多様であること及び多様な分子間相互作用を持つことと関係がある。ガレクチンファミリーの多くのメンバーは、細胞外コンパートメント（細胞表面、培地）と細胞内コンパートメント（細胞質、核）の両方に存在している2。細胞内コンパートメントでは、種々のガレクチンの活性は、糖鎖結合依存性（糖鎖リガンドによる阻害に基づく）又は糖鎖結合非依存性に分類されることが多い。しかし、糖鎖リガンドにより活性が阻害されるガレクチンでも、糖結合部位とは異なる部位が結合相互作用に関与する場合がある。

ガレクチンに関するグライコフォーラムの今回の考察では、細胞内ガレクチンはきわめて浮気性で、複数のパートナーと結合することを強調する。ガレクチン-3（Gal3）を主要例として用いるが、多くの研究者が興味深い知見を提供しているその他のガレクチンとの比較も差し挟みたいと考えている。ドメインの内容と構成という点において、Gal3はガレクチンファミリーのキメラ型サブグループの唯一の代表である3。Gal3のNH2末端ドメイン（NTD）は、プロリン残基とグリシン残基が豊富な繰り返しモチーフを含む、内部配列相同性を特徴とする4。カルボキシル末端の半分には、他のガレクチンファミリーメンバーの対応する糖鎖認識ドメイン（CRD）との配列類似性が認められ、高度に保存されたアミノ酸残基が糖鎖リガンドと相互作用することが、X線結晶構造解析によって明らかにされている5（図 1A及び1B）。異なるガレクチンで相同なCRDと、Gal3の天然変性NTDの両方が重なることがもたらされる浮気性-「多重結合性」から、ガレクチンは数多くの巨大分子複合体の会合に適したプラットフォームになりうる（表 1及び2）。

2. Gal3のNTDは天然変性領域であり様々な非糖鎖リガンドと結合できる

Gal3のNTD（残基1から残基137あたりまで）はアミノ酸配列の複雑度が低く、プロリンとグリシンが豊富な繰り返しモチーフが複数存在する。配列の一例として、一部が置換された、Pro-Gly-Ala-Tyr-Pro-Gly-Gln-Ala-Proの9残基繰り返しモチーフ（以下「PGAYPGモチーフ」）が認められる（図 1A）。IUPred8又はPONDR9,10などの、特定の構造を持たない領域を予測するための計算アルゴリズムにより、NTDは天然変性領域（Intrinsically disordered region: IDR）である一方、CRDは典型的な球状タンパク質のように折り畳まれていることが示唆されている（図 1B）。実際に、UV-CDスペクトル測定、NMR、核オーバーハウザー効果スペクトル測定（NOESY）、示差走査熱量測定の全てにおいて、Gal3のNTDは大部分は特定のコンフォメーションを安定的に作らないことが示されている11-13。一方、これらのIDRはきわめて柔軟で、複数のパートナーとの結合という点において著しく多面的―浮気性であり、相互作用時には「より秩序だった」コンフォメーションを取ることができる14。特にコンフォメーションの不均一性という点で、ポリペプチドのIDRの特殊な特徴、特に多様なコンフォメーションを考慮するために、新たな視覚的表示を開発するという提案6に従い、Gal3のNTDは異なる描写を組み合わせたものとして図 1Bに表示している。

図1
図 1
（A）ガレクチン-3（Gal3）のドメインの内容と構成を示す概略図。1文字のアミノ酸コードを用い、Xは任意のアミノ酸を示す。NH2末端ドメイン（NTD）には、プロリン及びグリシン残基が豊富な繰り返しモチーフが存在する。糖鎖認識ドメイン（CRD）には、水素結合を介して（大きな太字で強調）又はそれ以外の（例：ファンデルワールス）相互作用を介して糖結合に関与する保存されたアミノ酸残基が存在する。
（B）左：NTDは天然変性領域（IDR）であり、配列の複雑度は低く、環境や相互作用パートナーの存在の影響下で可能なコンフォメーションの集合状態を取る可能性が最も高い。ポリペプチドは、無秩序を表すために糸状の線として描写している（点線と淡青色の「雲」で囲まれた小四角）。コンフォメーションの不均一性の可能性を、他の立体配置を取る線によって描写している（影付きの小四角）。この合成図は、細胞生物学における液-液相凝縮体の特殊な特徴に対応するために新たな視覚的表示を開発するという提案に従ったものである6。
右：Gal3のCRDのポリペプチド主鎖の全体的な折り畳みを示す図（Protein Data Bank PDB# 1KJL; https://doi.org/10.2210/pdb1KJL/pdb）。Protein Explorer（http://proteinexplorer.org）を用いて作成した7。濃い黄色のリボンは、コンフォメーションの中心を形成する2つのβ-シートのストランドを強調しており、5つのストランドをもつシートではF1～F5、6つのストランドをもつシートではS1～S6と表示する。白色の線は、2つのβ-シートの様々なストランドを結んでいる。そのような線のうち、F5ストランドとS2ストランドを結ぶ1本には、溶媒に露出したヘリックス（赤紫色）が存在する。N-アセチルラクトサミンの空間充填模型によって糖結合部位を強調している。

Barboniら15及びBerbísら16は、分子モデリング、突然変異誘発試験、合成ペプチド滴定試験を用いて、Gal3のNTDは、自身のCRDと相互作用するという証拠を示した。Berbísら33は、PGAYPG反復配列周囲の一過性の二次的ならせんコンフォメーションやプロリンに介在される複数のターンコンフォメーションをとることも示した17。さらに、Linら8は、Gal3のNTDのPGAYPGモチーフを含む領域が、他のNTD又はCRDとの相互作用の両方に関与することを示した（表 1及び2）。赤血球凝集22,23や、多価複合糖鎖との結合における正の協同作用性23,24などの観察から示唆されているように、分子間のNTD—NTD及びNTD—CRD相互作用は、Gal3が自己会合により多量体を形成する機構の1つとなる18-21。多量体化により多価結合できる能力と、自身のNTDのIDRによって、Gal3ポリペプチドは（他のガレクチンと異なり）液-液相分離（LLPS）という物理化学的過程を経ることができる。Huangらは、全長Gal3とそのNTDを用いてLLPSを初めて報告し、LLPSのタンパク質濃度、イオン強度、温度への依存性や可逆性を詳細に解析した8,9。

自身のNTD及びCRDと相互作用するだけでなく、Gal3のIDRは、細菌のリポ多糖（LPS）とも結合する25（表 1）。Ferminoらは、LPSとの結合によりGal3の多量体化ばかりでなく好中球活性化の増強が誘導されることを示した20。これは、Gal3分子間の複数の弱い相互作用がLPSミセルを「凝集させる」ことによって生じる、NTDを介する凝集の一例である9。より一般的には、Zhaoらが、Gal3が細胞表面の糖鎖に結合すると相分離が起こり、続いてT細胞活性化などの帰結に影響が及ぶことを示した26。Gal3と細胞表面の複合糖鎖との結合におけるLLPSの役割は、これまで2回のグライコフォーラムの議論でテーマとなっている27,28。ここでは、細胞内ガレクチンに焦点を当て、細胞内の膜のないオルガネラにおけるGal3のLLPSについて論じることとする（下記第3章を参照）。

Tsg101はESCRT（endosomal sorting complex required for transport、エンドソーム輸送選別複合体）の一因子であり、多胞体（multivesicular body）の形成やレトロウイルス出芽、さらに損傷したエンドリソソーム膜の修復、除去及び置換などのいくつかの過程に関与している。Tsg101は、テトラペプチドモチーフP(S/T)AP（例えば、マウスNTDのPGAYPG反復配列において残基74～77及び残基83～86に存在）を認識することによって、Gal3と直接相互作用する（表 1）29。このTsg101—Gal3相互作用は、エキソソーム内腔へのGal3の動員に関与しており、これによって、Gal3の細胞外領域への放出が説明される。実際に、Tsg101のノックダウン又はP(S/T)AP配列の変異によって、エキソソームを介したGal3の分泌が減少した29。ハムスターGal3のNTDを、通常は細胞質タンパク質であるクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ（CAT）に融合させたところ、この融合タンパク質は、一過性に遺伝子導入したCOS細胞から分泌された30。ハムスターのNTD配列の系統的切断を用いた結果、分泌に不可欠な配列として89YPSAPGAY96が特定された。重要なことに、ハムスターGal3の残基89～96の短い配列は、それだけでは分泌を指示するには不十分であり、NTDのPGAYPG反復配列の中で認識される必要のある配列であることが指摘された30。

Gal3をベイトとして用いたJurkat Tリンパ腫cDNAライブラリの酵母ツー・ハイブリッド・スクリーニングにより、もう1つのESCRT成分であるAlix（ALG-2相互作用タンパク質）が結合パートナーであることが明らかになった31（表 1）。Gal3とESCRT成分であるAlix及びTsg101との相互作用は、エンドリソソーム膜の小さな破綻の修復においても重要である。Gal3は、結核菌（Mycobacterium tuberculosis）による感染時にみられるようなエンドリソソーム損傷が存在するときには、糖タンパク質TFRCなどの、露出した糖鎖を認識する。リソソーム機能を回復させる過程において、Gal3はその後Alixを動員し、Alixと下流のESCRT-IIIエフェクターであるCHMP4との相互作用を促進する32。Radulovicら33は、CHMP4BがGal3よりはるかに早く損傷したリソソームに蓄積したことを報告しており、このことから、Gal3が露出した腔内の糖鎖を認識するのと比べて、ESCRT-III成分はより微細な膜損傷を検出することが示唆される。それでも、Gal3のCRDがTRIMタンパク質と結合することに注目することは重要である（CRDの非糖鎖リガンドについては下記の第5章を参照）。したがってGal3は、NTDを介したESCRTとの相互作用（例：Alix及びTsg1010）による膜修復への関与33から、CRDを介したTRIMとの相互作用（例：TRIM16）による損傷リソソームのオートファジー除去へと身を転じることが可能となる32。

表 1. ガレクチン-3のNH2末端ドメインに結合する非糖鎖リガンド

LigandaInhibition by saccharidesb
Gal3 NTDNoc
Gal3 CRDNo
LipopolysaccharideNo
ESCRT component ALIXNo
ESCRT component Tsg101Not directly tested
hnRNP A2B1Yes
hnRNP-LNot directly tested
PSF RNP complexNot directly tested
U1 snRNPYes

a NTD：ガレクチン-3（Gal3）のNH2末端ドメイン、CRD：糖鎖認識ドメイン

b 糖鎖認識ドメインの糖鎖リガンドによる阻害に対する感受性を評価する実験を、全長Gal3を用いて実施した。

c 分子間NTD—NTD相互作用は、一部のGal3分子のCRDが、多価複合糖鎖（例：ラミニン、リポ多糖）の糖鎖部分と結合し、局所Gal3濃度が上昇したときに促進される。ラクトースは、CRDと多価複合糖鎖の結合を断ち切ることにより、凝集体を破壊する。

3. 細胞内液相凝縮体におけるGal3とリボ核タンパク質複合体の会合

Fritschら34は、Gal3がhnRNP（ヘテロ核リボ核タンパク質）のA2B1と結合し（表 1）、核内の点状構造にとしてhnRNP A2B1と共局在することを示した。これは、2つのタンパク質間及びhnRNP A2B1とSC35の間のin situ近接ライゲーションアッセイによって、詳細に証明された。これらの結果と一致して、Gal3とSC35の共局在が報告されている35。Serine/Arginine Repetitive Matrix Protein 2のエピトープや、SRファミリーに属するスプライシング因子を認識するSC35モノクローナル抗体は、核スペックル／クロマチン間顆粒群の存在を指し示すプローブとなる36。核スペックルは、集合的に核内構造体として知られる、核小体、コイル小体及び小体対、前骨髄球性白血病（PML）小体などの、形態的に異なる部分構造のうちの1つである。これらは膜で包まれた構造ではなく、LLPSによって生じる37。核スペックル内のGal3とSC35の結合は、核内のGal3が、細胞内の通常の条件下においてLLPSに関与することを示す。Gal3は、液相凝縮体への局在に必要な3つの重要な特徴を持っている：（a）天然変性領域（IDR）、（b）多価結合のための多量体形成、（c）RNA及びリボ核タンパク質複合体との結合10。

核スペックルには、種々のhnRNPや核内低分子リボ核タンパク質（snRNP）、さらには多数のその他のスプライシング因子が含まれる36。実際に、枯渇・再構成実験によって、Gal3、及びガレクチン-1（Gal1）は、スプライシング経路の機能的に補充し合う成分であることが示されている35,38-40。さらに、レクチンの発現をノックダウンするためにGal1及びGal3特異的siRNAを導入したHeLa細胞では、mRNAのスプライシングと輸送のパターンに変化が生じることが、RNA配列解析によって明らかになった34。Pre-mRNA前駆体基質の非存在下では、ポリピリミジン・トラクト結合タンパク質関連スプライシング因子（polypyrimidine tract binding protein-associated splicing factor :PSF）が、5つのsnRNPと、Gal3を含む多数のスプライシング因子を含有する大きな複合体を形成する41。スプライソソームの段階的会合に関する古典的モデルでは、Pre-mRNAは最初にhnRNPと複合体を形成し、いわゆるH複合体となる。ATPの非存在下でU1 snRNPが加わると、スプライシング経路に関与するE複合体が生じる42。一方、ATPの存在下では、様々なその他のウラシルを多く含むsnRNPが加わり、活性スプライソソームが形成される。Gal3は実際に、E複合体の第一段階の形成において、U1 snRNPとの結合（表1）を介して、Pre-mRNAスプライシングに関わると考えられる39,40。

PGAYPGQAP配列の3回繰り返し構造を有する合成ペプチド（マウス配列の残基41～67に相当する27アミノ酸残基）は、スプライシング反応を阻害した43。一方、同じアミノ酸組成で配列順序が異なる変異型27アミノ酸残基の合成ペプチドは、阻害作用を示さなかった。さらに、精製した組換えマウスNTDは、H/E複合体の形成とスプライシング反応も阻害した一方、CRDは阻害作用を示さなかった44。これらの結果は、スプライシングに対するPGAYPGモチーフの優勢抑制（dominant negative）効果を示しており、天然変性領域を持つNTDが、Gal3とスプライシング装置との相互作用に寄与することを示唆している。

最後に、Gal3はhnRNP-Lに結合し（表 1）、hnRNP-Lと、成熟MUC4 mRNAの3’-非翻訳領域にあるCAリピート要素との相互作用を介して、mRNAを安定化させる45。上述の核内構造体とは対照的に、このGal3-リボ核タンパク質複合体は、細胞質RNA顆粒で生じる。核内構造体と同様に、最も注目され研究されている細胞質RNA顆粒であるP小体とストレス顆粒は、IDRを有するタンパク質が豊富な膜のないオルガネラであり、それらの構築は主にLLPSによって駆動される46。

4. ガレクチンCRDのβ-シートコンフォメーション：糖鎖リガンドとの結合

ガレクチンファミリーメンバーのCRDは、約130個のアミノ酸で構成される。いくつかの高分解能結晶構造で観察されているように、ポリペプチド主鎖は2枚のβ-シートを示し、サンドイッチ様コンフォメーションを形成している5,47-50（図 1B）。シートの1つはS面と表され、6つのストランド（S1～S6）からなり、その中でS4～S6に糖結合部位残基が存在する。もう一方のシートはF面と呼ばれ、5つのストランド（F1～F5）からなり、そこに他のリガンドが結合するための疎水性パッチがある（第5章参照）。S面の糖結合領域は、さらに少なくとも4つの部分（A、B、C、Dと表す）に分けられ51、C部位がガラクトース部分との結合に関わり、これには約7アミノ酸の保存された配列モチーフとの相互作用が決定的な役割をする（図 1A）。その他の部位では、ガラクトース以外の単糖と相互作用することによって、A-hexasaccharideやオリゴ／ポリラクトサミンなどのより大きな糖とのより高い親和性での結合が起こり、様々なガレクチンCRDの特異性が説明される。

哺乳類、ニワトリ、線虫、海綿動物及びキノコに由来するガレクチンの糖鎖結合の特異性が、広範囲に研究されレビューされているが51-53。本稿の議論の範囲を超えているため、ここではこれ以上言及しない。ただ、全体的な折り畳みは概して類似しているにもかかわらず、アミノ酸配列が異なるCRDは、糖鎖リガンドに関してだけでなく、非糖鎖リガンドに関しても異なる挙動を示す点は注目すべきである。これは、とくにNH2末端のCRD（N-CRD）とCOOH末端のCRD（C-CRD）が通常配列的にも構造的にも差の目立つタンデムリピート型のガレクチンで顕著である54。例えば、ガレクチン-8（Gal8）のN-CRDは、Gal8自身のC-CRDも含むガレクチンCRDとは異なる糖結合特性を示す。すなわち、Gal8のN-CRDは、GM3及びGD1aなどの酸性糖（硫酸化／シアリル化）52,55、オリゴ糖(LacNAc)2及び(LacNAc)552、糖ヌクレオチドNAD55と結合するが、こういった特異性はGal8のC-CRDや他のガレクチンのCRDではみられない。

5. 一部の非糖鎖リガンドは特定のCRDにのみ結合するという点において選択的である

Gal8のC-CRDはS面で糖鎖リガンドと結合するが、F面はオートファジー受容体のNDP52と結合することができる55。この観察結果は、ガレクチンの1つの細胞内活性に関して重要な進歩をもたらした。すなわち、Gal8は自身のN-CRDを用いて、ネズミチフス菌（Salmonella typhimurium）などの病原体によって引き起こされた小胞破裂後に露出した糖鎖と結合し、選択的オートファジー応答としてNDP52を動員する。Gal8の2つのCRDや、その他のガレクチンのCRDは、高い配列及び構造相同性を共有しているが、これまでのところ、NDP52との結合が報告されているのは、Gal8のC-CRDのみである。この高度に特異的な相互作用は、主に疎水性接触によって駆動され、水素結合によって支持されているが56,57、他のガレクチンのCRDとNDP52の結合を阻止する、重要な選択性決定因子は、残基323の立体障害によるものであると考えられる（Gal8 C-CRDではAla；Alaより大きな側鎖は結合ポケットに入れない）57。したがって、Gal8のC-CRDは、この特定の非糖鎖リガンドの結合に関しても、特徴的と言えそうである。

Gal8は、TRIM（Tripartite Motif）とガレクチンの広範な相互作用の一部として、TRIMタンパク質（TRIM5αなど）とも結合する58。Gal8と同様に、Gal3のCRDはTRIMタンパク質、特にリソソーム損傷時にオートファジーを開始するカーゴ受容体の司令塔であるTRIM16と結合する（表 2）58。この結合は、プラットフォームとして働くULK1に依存する。次いでTRIM16がmTOR及びTFEBに結合する。TFEBは、オートファジーにおいてリソソーム加水分解酵素と膜タンパク質の発現を調整する転写因子である。上述のとおり、Gal3のNTDはESCRT成分であるALIX及びTsg101と結合し29,31、エンドリソソーム修復の過程に加わる33。一方、Gal3のCRDは、TRIMタンパク質と結合し58、損傷したリソソームのオートファジー除去に関与する32。

Gal3のCRDには、自身のNTDが結合する部位がある8,15,16（表 2）。これは、タンデムリピート型Gal8のC-CRDのF面における、オートファジー受容体NDP52の結合部位に相当する2,16。先にNTDについて述べたように、分子間のNTD—CRD相互作用は、Gal3が多量体化して多価性を実現するための1つのメカニズムである18-21。NTDが関与するGal3多量体化のこの機構に加えて、同種親和性のCRD—CRD分子間相互作用による自己会合も存在する59-61（表 2）。

プロト型のガレクチンは、CRD—CRD相互作用を介して二量体を形成する。（a）Gal1及びガレクチン-2（Gal2）は分子の側面同士が対になる方向で二量体を形成するが、この場合β-ストランドのうちF1及びS1が重要な貢献をする47-50。（b）ガレクチン-7（Gal7）は、分子の背面同士が背中合わせになる形で二量体を形成するため、接触に関与するのはF面のβ-シート間となる50,62。（c）ガレクチン-5（Gal5）及びガレクチン-10（Gal10）は、（b）の場合と逆に前面対前面の方向で二量体を形成し、S面が重要な役割を果たすが、2つの単量体間の接触面積はずっと大きく、かつ糖鎖結合部位間の距離も短くなる50,54,63。タンデムリピート型ガレクチンであるGal864及びガレクチン-9（Gal9）65も、CRD—CRD相互作用により多量体を形成する。分子間Gal9相互作用には両方のCRDが関与するが、N-CRDが主要な役割を果たすと考えられる。さらに、Gal9はGal3やGal8とも結合するが、不思議なことにGal1とは結合しない65。

Gal9がGal3及びGal8と選択的に結合し、Gal1とは結合しないことと同様に、システイン／ヒスチジンリッチ・タンパク質（Chrp）はGal3のCRDに結合するが（表 2）、CRDのみからなるGal1には結合しない66。したがって、一部のリガンドは、結合する相手のCRDに関してある程度選択的であると考えられる。Gal3とChrpの結合は、ラクトース又はラミニンなどの糖鎖リガンドの存在に影響を受けなかった。S面又はF面の関与などの選択的認識、Gal3—Chrp結合、Gal3の自己結合におけるCRD—CRD相互作用、Gal9とGal8の結合におけるCRD—CRD相互作用の詳細は、まだ不明である。

がん遺伝子K-Rasは、GTPを結合した状態では、Gal3のCRDに結合することができる67（表 2）。CRDの2つのβ-シート間の疎水性パッチが、ファルネシル化したK-Rasと相互作用すると考えられた68。これは、Gal1とH-Rasの結合し、Rasナノクラスターを細胞膜の内表面に係留させるための足場として機能するのと類似している69,70、次いでナノクラスターは、増殖因子の結合から派生するシグナルを調節し、それによりMAP（Mitogen Activated Protein）キナーゼ経路の分岐ERK（Extracellular Signal-Regulated Kinases）分岐に影響を与える68,70。

表 2. ガレクチン-3の糖鎖認識ドメインに結合する非糖鎖リガンド

LigandaInhibition by saccharides
Gal3 NTDNo
Gal3 CRDYes
CRDs of other galectinsYes
Tripartite motif proteins (e.g. TRIM16)Not directly testedb
Cysteine-, histidine-rich protein ChrpNo
Oncogene K-RasNot directly testedc
Apoptosis repressor Bcl-2Yes
Transcriptional coactivator OCA-BNo
Transcriptional coactivator β-cateninYes
General transcription factor TFII-IYes
Nuclear transport protein importin-αNot directly tested
Nuclear transport protein exportin-1Not directly tested

a NTD：ガレクチン-3（Gal3）のNH2末端ドメイン、CRD：糖鎖認識ドメイン

b TRIM16は結核菌ファゴソーム上でGal3と共局在し、Gal3はおそらく露出した複合糖鎖と結合していた。

c ラクトースはGal1とH-Rasの間の相互作用には影響を与えない。

6. 一部の非糖鎖リガンドは選択性が低く、2種類以上のCRDに結合する

同じリガンドが結合した場合でも、異なるガレクチンのCRDは異なる生理学的機能を発揮することがある。プロト型のGal771とキメラ型のGal372は、それぞれ1つのCRDを有し、いずれもアポトーシスリプレッサー・タンパク質Bcl-2と結合する。Gal7はアポトーシス促進性で71,73、Gal7—Bcl-2相互作用はラクトースで阻害されない71。一方、ラクトースによって阻害できるGal3のBcl-2との結合（表 2）は、抗アポトーシス作用をもたらす72。Bcl-2が、Gal7のCRDとGal3のCRDとで異なる面に結合するかは不明であるが、各CRDによって異なるプラットフォームが構築され、正反対の生理学的応答が生じるのかもしれない。Gal3とGal7は異なる細胞／組織に発現し、Bcl-2とGal3及びGal7のCRDとの結合に関する研究も異なる細胞種で行われたことから、あるいは、影響を受けるアポトーシス経路は細胞種特異的であるかもしれない。タンデムリピート型のガレクチン-12（Gal12）もアポトーシスを促進するが、Bcl-2との直接の細胞内相互作用は報告されていない74。

HeLa細胞の核抽出液において、細胞特異的転写コアクチベーターのOCA-Bは、Gal1、Gal3及びGal8のCRDに結合し75、一般転写因子TFII-Iは、Gal1又はGal3のCRDに結合する76。一方、OCA-BとCRDの相互作用は糖鎖リガンドの影響を受けないのに対し、TFII-IとGal1及びGal3のCRDとの結合は糖鎖で阻害される。TFII-IとGal1及びGal3との結合は、Gal1が精製スプライソソームの構成成分であると同定されたこと77、そしてGal3が無細胞スプライシングアッセイにおいて必要な因子であると証明されたことから35,38、特に関心を集めた。HirabayashiとKasaiは、Gal1のCRDにおけるAsn 46の置換によって、その糖結合活性が失われることを示していた78。我々がGal1の部位特異的変異N46Dを用いて調べたところ、この変異体は糖鎖結合能の著しい低下が認められているにも関わらず、TFII-Iと結合する能力や、ガレクチン除去核抽出液においてmRNA前駆体スプライシングを再構成する能力は保持されていた76。これらの結果から、糖結合そのものは、Gal1と核スプライシング装置との相互作用に必要でないことが示唆される。それでも、Gal3と高い親和性で結合する糖鎖は、Gal3—TFII-I相互作用76及び無細胞系のmRNA前駆体スプライシングアッセイ38,79を阻害する。これは、糖結合部位への糖鎖の結合により、非糖鎖リガンドと結合しているCRD界面に影響を及ぼすようなコンフォメーション変化が誘導されるという仮説によって、最もよく説明されると考えられる。

Gal3のCRDは、Wntシグナル伝達経路におけるTcf/Lef（T-cell factor/lymphoid enhancer factor）転写因子ファミリーのコアクチベーターであるβ-カテニンとも結合する80（表 2）。この結合は、ラクトースなどの糖鎖リガンドで阻害される。これに関連して、タンパク質Dishevelled（Dsh）の核移行は、Frizzled受容体によって活性化される、Wnt/β-カテニン経路へのシグナルの細胞内メディエーターとして機能するために必要であることも興味深い81。不思議なことに、DshとGal3の両タンパク質は、核移行シグナル（NLS）及び核外移行シグナル（NES）に関して類似したモチーフを共有している。（a）NLSは「IXLT」モチーフから成り81,82、（b）NESは「ロイシンリッチ」モチーフから成り、疎水性のLeu及びIle残基のスペーシングが重要であり、CRIM1エクスポーチンによって認識される81,83（表 2）。マウスGal3では、NLSはF面のF1ストランド上部の253ITLT256であり、NESは唯一のα-ヘリックスに位置する241Lから始まり、β-シートのS2ストランドに埋もれた249Iで終わる（図 1B）。ヒトGal3では、NLS（223HRVKKL228）が核内移行受容体のインポーチンαに結合する84（表 2）。したがって、Gal3のCRDには、核と細胞質の間の往復を仲介する輸送受容体との結合に不可欠な配列が存在する85。

7. 細胞内ガレクチンの多数の非糖鎖リガンドの存在から提起される興味深い疑問

プロト型ガレクチンであるGal1及びGal2による二量体形成は、一方のサブユニットのF面及びS面のβ-ストランドが、もう一方のサブユニットの対応する部位と特異的に相互作用することによって生じる47-50。同様に、Gal7二量体は、F面のβ-シート間で単量体どうしが接触することによって生じ50,62、Gal5及びGal10の二量体化は、S面間の接触に基づく50,54,63。これらの相互作用の中に、ガレクチン糖鎖リガンドの存在で影響を受けるものはない。一方、タンデムリピート型のGal864及びGal965も二量体を形成することができ、Gal9のN-CRDはGal8のCRDと結合できる。プロト型ガレクチンとは対照的に、これらのCRD—CRD間相互作用はラクトースにより阻害される。同様に、キメラ型であるGal3の孤立したCRDは、同種親和性によるタンパク質間の分子間相互作用を仲介することができ、この会合は糖鎖阻害を受ける59,60。それでは、これら後者のCRD—CRD相互作用を、プロト型ガレクチンの二量体形成に関与する相互作用と異なるものにしている構造的基盤は何であろうか？これに関連して、先述のMiyanishiら65は、Gal9のCRDは、タンデムリピート型のGal8及びキメラ型のGal3のCRDと相互作用できるが、Gal9はプロト型のGal1とは結合しないことも示していた。したがって、当然の結果として次のような疑問が生じる。プロト型ガレクチンの二量体形成が起こると、この同種親和性が、より高次のオリゴマーの形成や他のガレクチンCRDとの結合など、さらなるCRD—CRD相互作用が排除されているのではないか？実際に、Eckhardtらの最近のデータからは、Gal1のホモ二量体形成により、Gal1と細胞外リガンドのケモカインCXCL12との相互作用によるヘテロ二量体形成が弱まることが示唆されている86。

Gal3の天然変性NTDは、自身のCRDと相互作用することができる8,15,16。同様に、Gal3のNTDとGal9のC-CRDとの相互作用によって、観察されているGal9とGal3の結合が、少なくとも部分的には説明できないだろうか65？AlphaFoldは、タンパク質コンフォメーションを予測するためのニューラルネットワークに基づく計算法である87。AlphaFold2アプリケーションを用いた最近の評価において、Akdelら88は、AlphaFold2により低い信頼度で予測されるポリペプチド領域には、IDRが豊富に存在することを示した。Bcl-2（例：残基30～75）、OCA-B（例：残基1～25）、TFII-I（例：残基240～340、680～710、960～990）及びβ-カテニン（例：残基30～55、710～780）は全て、IDRに関するAkdelらのSupplementary Datasetに含まれている88。Bcl-2、OCA-B、TFII-I及びβ-カテニンのIDRは、Gal3のNTDが自身のCRDと相互作用するのと同様に、Gal3のCRDと相互作用できないだろうか（表 2）？　例えば、Yuらは、OCA-BのNH2末端の残基7～43が、ガレクチンの結合に十分であることを示した75。これに関連して、Eckhardtらは、IDRよりもコンフォメーション化された領域のほうが、CRDとの相互作用において、Gal3 NTDのIDRと競合できることを示唆していることにも注意する必要がある86。

非糖鎖リガンドとCRDの結合には、糖鎖リガンドによって阻害されるものもあれば（例：Gal3—Bcl-272、Gal1/Gal3—TFII-I76）、糖鎖リガンドに非感受性であるものもある（Gal3—Chrp66、Gal7—Bcl-271、Gal1/Gal3—OCA-B75）。例えば、ラクトース阻害に感受性で抗アポトーシス作用をもたらす、Bcl-2とGal3のCRDとの相互作用と、ラクトースに非感受性でアポトーシス促進作用を示す、Bcl-2とGal7のCRDとの対応する相互作用は、何によって区別されているのか？Gal7はCRD—CRD相互作用を介して二量体形成することから、Bcl-2は、Gal3のCRDとGal7のCRDとでは異なる部位に結合するのだろうか？CRD—NDP52相互作用55とガレクチンCRD—TRIMタンパク質相互作用58はいずれも糖リガンドの同時存在によって影響されない。これは、これらの相互作用により誘導される生物学的活性が損傷した細胞内小胞上の複合糖質を感知し、オートファジー応答に関与するタンパク質の動員を引き起こすためである。

Gal3の糖鎖結合能力51-53、Gal3のNTDとESCRTの相互作用29,31、Gal3のCRDとTRIMの相互作用58は全て、損傷したエンドリソソーム膜から露出した糖鎖の認識と、損傷したリソソームの修復又はオートファジー除去という、2つの相互接続された過程を橋渡しする働きをする32。同様に、Gal3のNTDとhnRNP/snRNPの相互作用34,39及びGal1/3のCRDとTFII-Iの相互作用76は、RNAの生合成過程と成熟過程を接続する。Gal3のNTDはIDRであり（図 1B）、その特殊な特徴は、コンフォメーションの不均一性により複数のリガンドの結合が可能であることである14。その他に、このキメラ型ガレクチンが橋渡しすることができる、相互接続された過程は存在するだろうか？糖鎖との結合だけでなく、種々のガレクチンのCRDは、数えきれないほどの非糖鎖リガンドとも結合することができる（表 1及び2でGal3について示したとおり）。ガレクチン、特にN-CRDとC-CRDが異なる挙動を示すタンデムリピート型ガレクチンが、非糖鎖リガンドとの相互作用を介して、相互接続された過程を橋渡しする働きをしている例は、他にもあるだろうか？

謝辞

原稿を批判的に読み、修正時に有益な示唆を与えてくださった平林淳先生及び佐藤祥子先生に感謝する。特に佐藤先生は、Bcl-2、TFII-I、β-カテニンなどのいくつかの非糖鎖リガンドが、それぞれのポリペプチドに天然変性領域（IDR）を有することを示し、これらの領域が、観察されたガレクチン-3の糖鎖認識ドメインとの相互作用の基礎となる可能性を指摘してくださった。著者の研究室で実施した研究は、米国国立衛生研究所の助成金GM-38740及びMichigan AgBioResearch Project MICL02455による援助を受けている。

References

  1. Barondes, S.H., Castronovo, V., Cooper, D.N.W., Cummings, R.D., Drickamer, K., Feizi, T. et al. (1994) Galectins: a family of animal β-galctoside-binding lectins. Cell 76, 597-598.
  2. Johannes, L., Jacob, R., and Leffler, H. (2018) Galectins at a glance. J. Cell Sci.131, jcs208884. https://doi:10.1242/jcs.208884
  3. Hirabayashi, J. and Kasai, K. (1993) The family of metazoan metal-independent β-galactoside-binding lectins: structure, function, and molecular evolution. Glycobiology 3, 297–304.
  4. Jia, S. and Wang, J.L. (1988) Carbohydrate binding protein 35.  Complementary DNA sequence reveals homology with proteins of the heterogeneous nuclear RNP.  J. Biol. Chem. 263, 6009-6011.
  5. Seetharaman, J., Kanigsberg, A., Slaaby, R., Leffler, H., Barondes, S.H., and Rini, J.M. (1998) X-ray crystal structure of the human galectin-3 carbohydrate recognition domain at 2.1-Å resolution. J. Biol. Chem. 273, 13047-13052.
  6. Liu, D., Riggi, M., Lee, H.O., Currie, S.L., Goodsell, D.S., Iwasa, J. H. et al. (2023) Depicting a cellular space occupied by condensates.  Mol. Biol. Cell 34:tp2, 1-9.
  7. Martz, E. (2002) Protein explorer: easy yet powerful macromolecular visualization. Trends Biochem. Sci. 27, 107–109.
  8. Lin, Y.-H., Qiu, D.-C., Chang, W.-H., Yeh, Y.-Q., Jeng, U.-S., Liu, F.-T. et al. (2017) The intrinsically disordered N-terminal domain of galectin-3 dynamically mediates multisite self-association of the protein through fuzzy interactions. J. Biol. Chem. 292, 17845-17856.
  9. Chiu, Y.-P., Sun, Y.-C., Qiu, D.-C., Lin, Y.-H., Chen, Y.-Q., Kuo, J.-C. et al. (2020) Liquid-liquid phase separation and extracellular multivalent interactions in the tale of galectin-3, Nat. Commun. 11, 1229. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15007-3.
  10. Voss, P.G. and Wang, J.L. (2023) Liquid-liquid phase separation: galectin-3 in nuclear speckles and ribonucleoprotein complexes.  Exp. Cell Res. 427, 113571. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2023.113571.
  11. Mehul, B., Bawumia, S., Martin, S.R., and Hughes, R.C. (1994) Structure of baby hamster kidney carbohydrate-binding protein CBP30, an S-type animal lectin. J. Biol. Chem. 269, 18250-18259.
  12. Birdsall, B., Feeney, J., Burdett, I.D.J., Bawumia, S., Barboni, E.A.M., and Hughes, R.C. (2001) NMR solution studies of hamster galectin-3 and electron microscopic visualization of surface-adsorbed complexes: evidence for interactions between the N- and C-terminal domains. Biochemistry 40, 4859-4866.
  13. Agrwal, N., Sun, Q., Wang, S.-Y., and Wang, J.L. (1993) Carbohydrate binding protein 35.  I. Properties of the recombinant polypeptide and the individuality of the domains. J. Biol. Chem.  268, 14932-14939.
  14. Dyson, H.J. and Wright, P.E. (2005) Intrinsically unstructured proteins and their functions. Nature Rev: Mol. Cell Biol 6, 197-208.
  15. Barboni, E.A.M., Bawumia, S., Henrick, K., and Hughes, R.C. (2000) Molecular modeling and mutagenesis studies of the N-terminal domains of galectin-3: evidence for participation with the C-terminal carbohydrate recognition domain in oligosaccharide binding. Glycobiology 10, 1201-1208.
  16. Berbís, M.A., André, S., Cañada, F.J., Pipkorn, R., Ippel, H., Mayo, K.H. et al. (2014) Peptides derived from human galectin-3 N-terminal tail interact with its carbohydrate recognition domain in a phosphorylation-dependent manner. Biochem. Biophys. Res. Commun. 443, 126-131.
  17. Ippel, H., Miller, M.C., Vertesy, S., Zheng, Y., Cañada, F.J., Suylen, D. et al. (2016) Intra- and intermolecular interactions of human galectin-3: assessment by full-assignment-based NMR. Glycobiology 26, 888-903.
  18. Ahmad, N., Gabius, H.-J., André, S., Kaltner, H., Sabesan, S., Roy, R. et al. (2004) Galectin-3 precipitates as a pentamer with synthetic multivalent carbohydrates and forms heterogeneous cross-linked complexes. J. Biol. Chem. 279, 10841-10847.
  19. Nieminen, J., Kuno, A., Hirabayashi, J., and Sato, S. (2007) Visualization of galectin-3 oligomerization on the surface of neutrophils and endothelial cells using fluorescence resonance energy transfer. J. Biol. Chem. 282, 1374-1383.
  20. Fermino, M.L., Polli, C.D., Toledo, K.A., Liu, F.-T., Hsu, D.K., Roque-Barreira, M.C. et al. (2011) LPS-induced galectin-3 oligomerization results in enhancement of neutrophil activation. PLoS One 6, e26004. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026004
  21. Halimi, H., Rigato, A., Byrne, D., Ferracci, G., Sebban-Kreuzer, C., ElAntak, L. et al. (2014) Glycan dependence of galectin-3 self-association properties. PLoS One 9, e111836. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111836
  22. Roff, C.F. and Wang, J.L. (1983) Endogenous lectins from cultured cells. Isolation and characterization of carbohydrate-binding proteins from 3T3 fibroblasts. J. Biol. Chem. 258, 10657-10663. 
  23. Hsu, D.K., Zuberi, R.I., and Liu, F.-T. (1992) Biochemical and biophysical characterization of human recombinant IgE-binding protein, an S-type animal lectin. J. Biol. Chem. 267, 14167-14174.
  24. Massa, S.M., Cooper, D.N.W., Leffler, H., and Barondes, S.H. (1993) L-29, an endogenous lectin, binds to glycoconjugate ligands with positive cooperativity. Biochemistry 32, 260-267. 
  25. Mey, A., Leffler, H., Hmama, Z., Normier, G., and Revillard, J.-P. (1996) The animal lectin galectin-3 interacts with bacterial lipopolysaccharides via two independent sites.  J. Immunol. 156, 1572-1577. 
  26. Zhao, Z., Xu, X., Chen, H., Miller, M.C., He, Z., Gu, H., et al. (2021) Galectin-3 N-terminal tail prolines modulate cell activity and glycan-mediated oligomerization/phase separation, Proc. Natl. Acad. Sci. USA  118, e2021074118.  https://doi.org/10.1073/pnas.2021074118
  27. Sato, S. (2023) Why does galectin-3 have a unique intrinsically disordered region?  “Raison d’être” for the disordered structure and liquid-liquid phase separation – Part 1.  Glycoforum 26, A1. https://doi.org/10.32285/glycoforum.26A1
  28. Sato, S. (2023) Why does galectin-3 have a unique intrinsically disordered region?  “Raison d’être” for the disordered structure and liquid-liquid phase separation – Part 2.  Glycoforum 26, A8. https://doi.org/10.32285/glycoforum.26A8
  29. Bänfer, S., Schneider, D., Dewes, J., Strauss, M.T., Freibert, S.-A., Heimerl, T. et al. (2018) Molecular mechanism to recruit galectin-3 into multivesicular bodies for polarized exosomal secretion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, E4396-E4405. https://doi.org/10.1073/pnas.1718921115
  30. Menon R.P. and Hughes, R.C. (1999) Determinants in the N-terminal domains of galectin-3 for secretion by a novel pathway circumventing the endoplasmic reticulum-Golgi complex. Eur. J. Biochem. 264, 569–576.
  31. Chen, H.-Y., Fermin, A., Vardhana, S., Weng, I.-C., Lo, K.F.R., Chang, E.-Y. et al. (2009) Galectin-3 negatively regulates TCR-mediated CD4+ T-cell activation at the immunological synapse.  Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 14496-14501.
  32. Jia, J., Claude-Taupin, A., Gu, Y.,Choi, S.W., Peter, R., Bissa, B. et al. (2020) Galectin-3 coordinates a cellular system for lysosomal repair and removal.  Dev. Cell 52, 69-87.
  33. Radulovic, M., Schink, K.O., Wenzel, E.M., Nähse, V., Bongiovanni, A., Lafont, F. et al. (2018) ESCRT-mediated lysosome repair precedes lysophagy and promotes cell survival. EMBO J. 37, e99753. https://doi.org/10.15252/embj.201899753.
  34. Fritsch, K., Mernberger, M., Nist, A., Stiewe, T., Brehm, A., and Jacob, R. (2016) Galectin-3 interacts with components of the nuclear ribonucleoprotein complex. BMC Cancer 16, 502-511.
  35. Vyakarnam, A., Dagher, S.F., Wang, J.L., and Patterson, R.J. (1997) Evidence for a role for galectin-1 in pre-mRNA splicing.  Mol. Cell. Biol. 17, 4730-4737.
  36. Ilik, İ.A. and Aktaş, T. (2022) Nuclear speckles: dynamic hubs of gene expression regulation. FEBS J. 289, 7234-7245.
  37. Shin, Y. and Brangwynne, C.P. (2017) Liquid phase condensation in cell physiology and disease. Science 357, eaaf4382. https://doi: 10.1126/science.aaf4382
  38. Dagher, S.F., Wang, J.L., and Patterson, R.J. (1995) Identification of galectin-3 as a factor in pre-mRNA splicing. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 1213-1217.
  39. Haudek, K.C., Voss, P.G., Locascio, L.E., Wang, J.L., and Patterson, R.J. (2009) A mechanism for incorporation of galectin-3 into the spliceosome through its association with U1 snRNP. Biochemistry 48, 7705-7712.
  40. Haudek, K.C., Voss, P.G., Wang, J.L., and Patterson, R.J. (2016) A 10S galectin-3-U1 snRNP complex assembles into active spliceosomes. Nucleic Acids Res. 44, 6391-6397.
  41. Peng, R., Hawkins, I., Link,A., and Patton, J.G. (2006) The splicing factor PSF is part of a large complex that assembles in the absence of pre-mRNA and contains all five snRNPs. RNA Biol. 3, 69-76.
  42. Hoskins, A.A., Friedman, L.J., Gallagher, S.S., Crawford, D.J., Anderson, E.G., Wombacher, E. et al. (2011) Ordered and dynamic assembly of single spliceosomes. Science 331, 1289–1295.
  43. Gray, R.M., Davis, M.J., Ruby, K.M., Voss, P.G., Patterson, R.J., and Wang, J.L. (2008) Distinct effects on splicing of two monoclonal antibodies directed against the amino-terminal domain of galectin-3. Arch. Biochem. Biophys. 475, 100-108.
  44. Park, J.W., Voss, P.G., Grabski, S., Wang, J.L., and Patterson, R.J. (2001) Association of galectin-1 and galectin-3 with Gemin4 in complexes containing the SMN protein. Nucleic Acids Res. 29, 3595-3602. 
  45. Coppin, L., Vincent, A., Frénois, F., Duchêne, B., Lahdaoui, F., Stechly, L. et al. (2017) Galectin-3 is a non-classic RNA binding protein that stabilizes the mucin MUC4 mRNA in the cytoplasm of cancer cells. Sci. Rep. 7, 43927.  https:// doi: 10.1038/srep43927
  46. Protter, D.S.W. and R. Parker, R. (2016) Principles and properties of stress granules. Trends Cell Biol. 26, 668-679.
  47. Lobsanov, Y.D., Gitt, M.A., Leffler, H., Barondes, S.H., and Rini, J.M. (1993) X-ray crystal structure of human dimeric S-Lac lectin, L14-II in complex with lactose at 2.9-Å resolution. J. Biol. Chem. 268, 27034-27038.
  48. Liao, D.-I., Kapadia, G., Ahmed, H., Vasta, G.R., and Herzberg, O. (1994) Structure of S-lectin, a developmentally regulated vertebrate β-galactoside-binding protein.  Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 1428-1432.
  49. Bourne, Y., Bolgiano, B., Liao, D.-I., Strecker, G., Cantau, P., Herzberg, O. et al. (1994) Crosslinking of mammalian lectin (galectin-1) by complex biantennary saccharides. Nat. Struct. Biol. 1, 863-870.  
  50. Kamitori, S. (2018) Three dimensional structures of galectins.  Trends Glycosci. Glycotechnol. 30, SE41-SE50.
  51. Leffler, H., Carlsson, S., Hedlund, M., Qian, Y., and Poirier, F. (2002) Introduction to galectins.  Glycoconj. J. 19, 433-440.
  52. Hirabayashi, J., Hashidate, T., Arata, Y., Nishi, N., Nakamura, T., Hirashima, M. et al. (2002) Oligosaccharide specificity of galectins: a search by frontal affinity chromatography.  Biochim. Biophys. Acta 1572, 232-254.
  53. Salomonsson, E., Carlsson, M.C., Osla, V., Hendus-Altenburger, R., Kahl-Knutson, B., Öberg, C.T. et al. (2010) Mutational tuning of galectin-3 specificity and biological function.  J. Biol. Chem. 285, 35079-35091.
  54. Modenutti, C.P., Blanco Capurro, J.I., Di Lella, S., and Marti, M.A. (2019) The structural biology of galectin-ligand recognition: current advances in modeling tools, protein engineering, and inhibitor design.  Front. Chem. 7, 823. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00823
  55. Thurston, T.L.M., Wandel, M.P., von Muhlinen, N., Foeglein, Ȧ., and Randow, F. (2012) Galectin-8 targets damaged vesicles for autophagy to defend cells against bacterial invasion.  Nature 482, 414-418. 
  56. Kim, B.-W., Hong, S.B., Kim, J.H., Kwon, D.H., and Song, H.K. (2013) Structural basis for recognition of autophagic receptor NDP52 by the sugar receptor galectin-8.  Nat. Commun. 4, 1613. DOI: 10.1038/ncomms2606
  57. Li, S., Wandel, M.P., Li, F., Liu, Z., He, C., Wu, J. et al. (2013) Sterical hindrance promotes selectivity of the cargo receptor NDP52 for the danger receptor galectin-8 in antibacterial autophagy.  Sci. Signal. 6, ra9. DOI: 10.1126/scisignal.2003730
  58. Chauhan, S., Kumar, S., Jain, A., Ponpuak, M., Mudd, M.H., Kimura, T. et al. (2016) TRIMs and galectins globally cooperate and TRIM16 and galectin-3 co-direct autophagy in endomembrane damage homeostasis.  Dev. Cell 39, 13-27. 
  59. Yang, R.-Y., Hill, P.N., Hsu, D.K., and Liu, F.-T. (1998) Role of the carboxyl-terminal lectin domain in self-association of galectin-3. Biochemistry 37, 4086-4092.
  60. Kuklinski, S. and Probstmeier, R. (1998) Homophilic binding properties of galectin-3: involvement of the carbohydrate recognition domain. J. Neurochem. 70, 814-823.
  61. Lepur, A., Salomonsson, E., Nilsson, U.J., and Leffler, H. (2012) Ligand induced galectin-3 protein self-association. J. Biol. Chem. 287, 21751-21756.
  62. Leonidas, D.D., Vatzaki, E.H., Vorum, H., Celis, J.E., Madsen, P., and Acharya, K.R. (1998) Structural basis for the recognition of carbohydrates by human galectin-7. Biochemistry 37, 13930-13940. 
  63. Su, J., Gao, J., Si, Y., Cui, L, Song, C., Wang, Y. et al. (2018) Galectin-10: a new structural type of prototype galectin dimer and effects on saccharide ligand binding.  Glycobiology 28, 159-168.
  64. Stowell, S.R., Arthur, C.M., Slanina, K.A., Horton, J.R., Smith, D.F., and Cummings, R.D. (2008) Dimeric galectin-8 induces phosphatidylserine exposure in leukocytes through polylactosamine recognition by the C-terminal domain. J. Biol. Chem. 283, 20547-20559.
  65. Miyanishi, N., Nishi, N., Abe, H., Kashio, Y., Shinonaga, R., Nakakita, S. et al. (2007) Carbohydrate-recognition domains of galectin-9 are involved in intermolecular interaction with galectin-9 itself and other members of the galectin family.  Glycobiology 17, 423-432.
  66. Bawumia, S., Barboni, E.A.M., Menon, R.P., and Hughes, R.C. (2003) Specificity of interactions of galectin-3 with Chrp, a cysteine- and histidine-rich cytoplasmic protein.  Biochimie 85, 189-194.
  67. Elad-Sfadia, G., Haklai, R., Balan, E., and Kloog, Y. (2004) Galectin-3 augments K-Ras activation and triggers a Ras signal that attenuates ERK but not phosphoinositide 3-kinase activity. J. Biol. Chem. 279, 34922-34930.
  68. Shalom-Feuerstein, R., Plowman, S.J., Rotblat, B., Ariotti, N., Tian, T., Hancock, J.F. et al. (2008) K-Ras nanoclustering is subverted by over-expression of the scaffold protein galectin-3.  Cancer Res. 68, 6608-6616.
  69. Paz, A., Haklai, R., Elad-Sfadia, G., Gallan, E., and Kloog, Y. (2001) Galectin-1 binds oncogenic H-Ras to mediate Ras membrane anchorage and cell transformation.  Oncogene 20, 7486-7493.
  70. Rotblat, B., Niv, H., André, S., Kaltner, H., Gabius, H.-J., and Kloog, Y. (2004) Galectin-1(L11A) predicted from a computed galectin-1 farnesyl-binding pocket selectively inhibits Ras-GTP. Cancer Res. 64, 3112-3118.
  71. Villeneuve, C., Baricault, L., Canelle, L., Barboule, N., Racca, C., Monsarrat, B. et al. (2011) Mitochondrial proteomic approach reveals galectin-7 as a novel BCL-2 binding protein in human cells.  Mol. Biol. Cell 22, 999-1013.
  72. Yang, R.-Y., Hsu, D.K., and Liu, F.-T. (1996) Expression of galectin-3 modulates T-cell growth and apoptosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 6737-6742.
  73. Kuwabara, I., Kuwabara, Y., Yang, R.-Y., Schuler, M., Green, D.R., Zuraw, B.L. et al. (2002) Galectin-7 (PIG1) exhibits pro-apoptotic function through JNK activation and mitochondrial cytochrome c release.  J. Biol. Chem. 277, 3487-3497.
  74. Hotta, K., Funahashi, T., Matsukawa, Y., Takahashi, M., Nishizawa, H., Kishida, K. et al. (2001) Galectin-12, an adipose-expressed galectin-like molecule possessing apoptosis-inducing activity.  J. Biol. Chem. 276, 34089-34097. 
  75. Yu, X., Siegel, R., and Roeder, R.G. (2006) Interaction of the B cell-specific transcriptional coactivator OCA-B and galectin-1 and a possible role in regulating BCR-mediated B cell proliferation.  J. Biol. Chem. 281, 15505-15516.
  76. Voss, P.G., Gray, R.M., Dickey, S.W., Wang, W., Park, J.W., Kasai, K. et al. (2008) Dissociation of the carbohydrate-binding and splicing activities of galectin-1.  Arch. Biochem. Biophys. 478, 18-25.
  77. Rappsilber, J., Ryder, U., Lamond, A.I., and Mann, M.  (2002) Large-scale proteomic analysis of the human spliceosome.  Genome Res. 12, 1231-1245.
  78. Hirabayashi, J. and Kasai, K. (1991) Effect of amino acid substitution by site-directed mutagenesis on the carbohydrate recognition and stability of human 14-kDa β-galactoside-binding lectin.  J. Biol. Chem. 266, 23648-23653.
  79. Voss, P.G., Haudek, K.C., Patterson, R.J., and Wang, J.L. (2012) Inhibition of cell-free splicing by saccharides that bind galectins and SR proteins.  J. Carb. Chem. 31, 519-534. 
  80. Shimura, T., Takenaka, Y., Tsutsumi, S., Hogan, V., Kikuchi, A., and Raz, A. (2004) Galectin-3, a novel binding partner of β-catenin.  Cancer Res. 64, 6363-6767.
  81. Itoh, K., Brott, B.K., Bae, G.U., Ratcliffe, M.J., and Sokol, S.Y. (2005) Nuclear localization is required for disheveled function in Wnt/β-catenin signaling.  J. Biol. 4, 3. https://doi.org/10.1186/jbiol20
  82. Davidson, P.J., Li, S.-Y., Lohse, A.G., Vandergaast, R., Verde, E., Pearson, A. et al. (2006) Transport of galectin-3 between the nucleus and cytoplasm. I. Conditions and signals for nuclear import.  Glycobiology 16, 602-611.
  83. Li, S.-Y., Davidson, P.J., Lin, N.Y., Patterson, R.J., Wang, J.L., and Arnoys, E.J. (2006) Transport of galectin-3 between the nucleus and cytoplasm.  II. Identification of the signal for nuclear export.  Glycobiology 16, 612-622. 
  84. Nakahara, S., Hogan, V., Inohara, H., and Raz, A. (2006) Importin-mediated nuclear translocation of galectin-3.  J. Biol. Chem. 281, 39649-39659.
  85. Davidson, P.J., Davis, M.J., Patterson, R.J., Ripoche, M.A., Poirier, F., and Wang, J.L. (2002) Shuttling of galectin-3 between the nucleus and cytoplasm.  Glycobiology 12, 329-337.
  86. Eckardt, V., Miller, M.C., Blanchet, X., Duan, R., Leberzammer, J., Duchene, J. et al. (2020) Chemokines and galectins form heterodimers to modulate inflammation. EMBO Rep. 21, e47852.
  87. Jumper, J., Evans, R., Pritzel, A., Green, T., Figurnov, M., Ronneberger, O. et al. (2021) Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold.  Nature 596, 583-589.
  88. Akdel, M., Pires, D.E.V., Pardo, E.P., Jänes, J., Zalevsky, A.O., Mészáros, B. et al. (2022) A structural biology community assessment of AlphaFold2 applications.  Nature Struct. Mol. Biol. 29, 1056-1067.

Series

Archive

Glycotext

Glycoinformation

Glycoword

About us

top