I型コラーゲンのグリコシル化

フィブリラータイプIコラーゲンは、ほとんどの組織や臓器で最も豊富な構造タンパク質です。コラーゲンのユニークで機能的に重要な特性の1つは、リジン（LYS）残基の連続的な翻訳後修飾です。小胞体では、特定のLysのヒドロキシル化が発生し、5-ヒドロキシリジン（HYL）が生成されます。次に、HYLの5-ヒドロキシル基に、単一のガラクトースユニットを接続してガラクトシルヒル（GAL-HYL）を形成でき、さらにグルコースをGAL-HYLに加えて、グルコシルガラクトシルハイール（GLCGAL-HYL）を形成できます。これらは、成熟I型コラーゲンで見つかった唯一の2つのO結合グリコシドです。この修飾は、コラーゲン線維形成、分子間架橋、およびコラーゲン細胞相互作用における調節の役割を通じて、おそらく多くの生物学的および病理学的プロセスに非常に関与していることが示されています。最近、分子/細胞生物学と分析化学の進歩により、コラーゲングリコシル化の分子メカニズムが徐々に解読され、特定の分子局所でのグリコシル化の種類と程度を定量的に分析できます。この章では、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）によるコラーゲングリコシル化の定量分析と、HPLCタンデム質量分析による半定量的な部位固有の分析について説明します。

Fibrillar type I collagen is the most abundant structural protein in most tissues and organs. One of the unique and functionally important characteristics of collagen is sequential posttranslational modifications of lysine (Lys) residues. In the endoplasmic reticulum, hydroxylation of specific Lys occurs producing 5-hydroxylysine (Hyl). Then, to the 5-hydroxyl group of Hyl, a single galactose unit can be attached to form galactosyl-Hyl (Gal-Hyl) and further glucose can be added to Gal-Hyl to form glucosylgalactosyl-Hyl (GlcGal-Hyl). These are the only two O-linked glycosides found in mature type I collagen. It has been shown that this modification is critically involved in a number of biological and pathological processes likely through its regulatory roles in collagen fibrillogenesis, intermolecular cross-linking, and collagen-cell interaction. Recently, with the advances in molecular/cell biology and analytical chemistry, the molecular mechanisms of collagen glycosylation have been gradually deciphered, and the type and extent of glycosylation at the specific molecular loci can now be quantitatively analyzed. In this chapter, we describe quantitative analysis of collagen glycosylation by high-performance liquid chromatography (HPLC) and semiquantitative, site-specific analysis by HPLC-tandem mass spectrometry.