Site-Specific O-Glycosylation in Oncofetal Fibronectin IIICS Domain Creates Cancer Stage-Specific Biomarkers
Nozomi Hirane, Yasuhiro Yokoi, Aiko Kobayashi, Misaki Yamada, Taiki Konno, Hiroyuki Kumeta, Hajime Wakui, Michiru Otaki, Yoshiaki Miura, Tatsuhiko Kakisaka, Toshiya Kamiyama, Akinobu Taketomi, Kazuhiro Nouso, Satoshi Kimura, Shin-Ichiro Nishimura
Journal of the American Chemical Society, 147, 14, 12170, 12184, 2025年03月31日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Despite the pathological importance of oncofetal fibronectin isoforms associated with cancer cell progression and metastasis, our understanding of the structural and molecular details that occurred in this abundant and ubiquitous extracellular matrix component remains largely unknown. Here, we communicate that site-specific O-glycosylation in the oncofetal fibronectin creates cancer stage-specific serum biomarkers for hepatocellular carcinoma (HCC) by quantitative MS-based glycoproteomic approach. Selective reaction monitoring (SRM) using a structure-defined synthetic glycopeptide library enabled absolute quantitation of the targeted label-free tryptic fragments bearing cancer-relevant O-glycans derived from the type III homology connective segment (IIICS) domain of the oncofetal fibronectin (onfFN) in the sera of HCC patients and healthy controls. We found site-specific O-glycoform alteration from T/sialyl T antigens to Tn/sialyl Tn antigens at the consecutive threonine residues 2155Thr-Thr-Ala2157 within this fragment during cancer progression. Surprisingly, this dynamic glycoform alteration is observed specifically in the patient sera diagnosed newly as stage 2-4 groups not in the normal control and stage 1 patient groups. Our results provide compelling evidence that site-specific glycoform changes observed in the onfFN IIICS domain during the tumor proliferation elaborate new class cancer stage-relevant "dynamic epitopes" as highly potential cancer diagnostic and therapeutic targets.

Smart Nanomedicine Targeting Endocytosis Mediated by Cancer Cell Surface Neuraminidase‐1
Ken Murakami, Daiki Kambe, Yasuhiro Yokoi, Hajime Wakui, Shun Hayakawa, Nozomi Hirane, Ryosuke Koide, Michiru Otaki, Noriko Nagahori, Shin-Ichiro Nishimura
Advanced NanoBiomed Research, 3, 12, Wiley, 2023年11月08日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Human neuraminidase‐1 (NEU1) plays a much more profound function in human cancers than previously considered. It is demonstrated that cancer cell surface NEU1 is a desired gatekeeper for an innovative anticancer therapeutic nanomedicine enabling active drug‐targeting delivery by specific endocytosis into the cytoplasm. Nanosome, an antiadhesive nanoparticular shuttle, carrying multiple suicide substrates for NEU1 confers potent and universal inhibitory effects on the proliferation of human cancer cells, such as hepatocellular carcinoma (HCC) (HepG2, IC₅₀ = 13.5 nM), lung cancer (A549, IC₅₀ = 9.57 nM), and colon cancer (HT‐29, IC₅₀ = 11.1 nM), in which irreversible inactivation of cell surface NEU1 is essential for the intracellular trafficking and subsequent lysosomal membrane permeabilization by nanosomal aggregation due to the formation of “sialidase corona” through irreversible inactivation of NEU1–NEU4 residing in lysosome. Nanomedicine targeting membrane‐tethered NEU1 allows efficient delivery of hydrophobic sorafenib (Nexavar), a RAF family kinase inhibitor for the treatment of advanced renal cell carcinoma and unresectable HCC at the recommended dose of 400 mg orally twice daily, into endolysosome, resulting in a potent and sustainable inhibition (IC₅₀ = 3.1–6.2 nM at 24–96 h after coincubation) against HepG2 cell growth.

Structural and molecular insight into antibody recognition of dynamic neoepitopes in membrane tethered MUC1 of pancreatic cancer cells and secreted exosomes
Hajime Wakui, Yasuhiro Yokoi, Chieko Horidome, Toyoyuki Ose, Min Yao, Yoshikazu Tanaka, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
RSC Chemical Biology, 4, 8, 564, 572, Royal Society of Chemistry (RSC), 2023年05月24日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We unveil for the first time that pancreatic cancer cells (PANC-1) and secreted exosomes express MUC1 bearing cancer-relevant dynamic epitopes recognized specifically by an anti-MUC1 antibody (SN-131).

Selective reaction monitoring approach using structure-defined synthetic glycopeptides for validating glycopeptide biomarkers pre-determined by bottom-up glycoproteomics
Kouta Shiratori, Yasuhiro Yokoi, Hajime Wakui, Nozomi Hirane, Michiru Otaki, Hiroshi Hinou, Tohru Yoneyama, Shingo Hatakeyama, Satoshi Kimura, Chikara Ohyama, Shin-Ichiro Nishimura
RSC Advances, 12, 33, 21385, 21393, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年08月03日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Structure-defined synthetic glycopeptides allow the validation of glycopeptide biomarkers pre-determined from bottom-up glycoproteomics based on the selective reaction monitoring approach.

Antiadhesive nanosome elicits role of glycocalyx of tumor cell-derived exosomes in the organotropic cancer metastasis
Ryosuke Koide, Nozomi Hirane, Daiki Kambe, Yasuhiro Yokoi, Michiru Otaki, Shin-Ichiro Nishimura
Biomaterials, 280, 121314, 121314, Elsevier BV, 2021年12月09日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of Site‐Specific O‐Glycosylation on the Structural Behavior of NOTCH1 Receptor Extracellular EGF‐like Domains 11 and 10
Yasuhiro Yokoi, Shin‐Ichiro Nishimura
Chemistry – A European Journal, 26, 54, 12363, 12372, Wiley, 2020年08月28日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

Human NOTCH1 receptor contains 36 epidermal growth factor (EGF)‐like repeating domains, in which O‐glycosylation status of EGF12 domain regulates the interaction with Notch ligands. Our interest is focused on the effect of specific O‐glycosylation states on the structural behavior of EGF11 and EGF10, because they appeared to affect molecular mechanism in receptor–ligand interactions by inducing some conformational alterations in these domains and/or the regions connecting two domains. To understand the structural impact of various O‐glycosylation patterns on the pivotal EGF‐like repeats 10, 11, and 12, we performed chemical synthesis and NMR studies of site‐specifically O‐glycosylated EGF11 and EGF10. Our strategy enabled us to synthesize four EGF11 and five EGF10 modules. The specific O‐glycosylation states affected in vitro folding of EGF10 more than EGF11, while calcium ion had a larger effect on EGF11 folding. Comprehensive NMR studies shed light on the new type “sugar bridges” crosslinking Thr‐O‐GlcNAc in the consensus sequence C5‐X‐X‐G‐X‐(T/S)‐G‐X‐X‐C6 and an amino acid in the hinge region between the domains, 445Thr‐O‐GlcNAc—IIe451 in domain 11 and 405Thr‐O‐GlcNAc—Gln411 in domain 10, respectively.

Impaired O-Glycosylation at Consecutive Threonine TTX Motifs in Mucins Generates Conformationally Restricted Cancer Neoepitopes
Shun Hayakawa, Takahiko Matsushita, Yasuhiro Yokoi, Hajime Wakui, Fayna Garcia-Martin, Hiroshi Hinou, Koji Matsuoka, Kazuhiro Nouso, Toshiya Kamiyama, Akinobu Taketomi, Shin-Ichiro Nishimura
Biochemistry, 59, 12, 1221, 1241, American Chemical Society (ACS), 2020年03月10日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Synthetic Glycopeptides Allow for the Quantitation of Scarce Nonfucosylated IgG Fc N-Glycans of Therapeutic Antibody
Kazuki Hammura, Akari Ishikawa, Ravi Kumar H. V., Risho Miyoshi, Yasuhiro Yokoi, Masakazu Tanaka, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
ACS Medicinal Chemistry Letters, 9, 9, 889, 894, American Chemical Society (ACS), 2018年08月10日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Chemical Synthesis Demonstrates That Dynamic O-Glycosylation Regulates the Folding and Functional Conformation of a Pivotal EGF12 Domain of the Human NOTCH1 Receptor
Shun Hayakawa, Yasuhiro Yokoi, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
Biochemistry, 56, 33, 4379, 4391, American Chemical Society (ACS), 2017年08月09日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Convergent Solid-Phase Synthesis of Macromolecular MUC1 Models Truly Mimicking Serum Glycoprotein Biomarkers of Interstitial Lung Diseases
Naoki Ohyabu, Kiyoshi Kakiya, Yasuhiro Yokoi, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
Journal of the American Chemical Society, 138, 27, 8392, 8395, American Chemical Society (ACS), 2016年06月29日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of the multiple O-glycosylation states on antibody recognition of the immunodominant motif in MUC1 extracellular tandem repeats
Shobith Rangappa, Gerard Artigas, Risho Miyoshi, Yasuhiro Yokoi, Shun Hayakawa, Fayna Garcia-Martin, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
MedChemComm, 7, 6, 1102, 1122, Royal Society of Chemistry (RSC), 2016年03月30日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）,

The conformational impact of the clusteredO-glycans strongly influences recognition by antibodies of the cancer-relevant epitope in the MUC1 extracellular tandem repeat domain.

がん細胞が分泌するエクソソームの糖衣は未来転移臓器のトロピズムを決定する?
大瀧みちる, 平根望巳, 村上賢, 涌井初, 西村紳一郎, 横井康広, 長堀紀子, 月刊腎臓内科, 18, 1, 2023年

スパイクタンパク質の「動的エピトープ」は新型コロナウイルスの弱点?
西村紳一郎, 涌井初, 横井康広, 臨床化学, 50, 4, 2021年

NOTCH1EGFドメインにおけるO-結合型糖鎖修飾の構造および機能
横井康広, 西村紳一郎, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 97th, 2017年

タウタンパクフラグメントの合成および立体構造解析
横井康広, 早川瞬, 比能洋, 西村紳一郎, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 64, 1, 2015年

すい臓がん細胞表面のNEU1 をターゲットとした新規抗がんナノ医薬　　　　　　　　　　　　　　　
村上賢, 三浦 嘉晃, 横井康広, 平根望巳, 西村紳一郎
第73回高分子学会年次大会, 2024年06月07日, 日本語, ポスター発表
2024年06月05日 - 2024年06月07日

エクソソーム模倣ナノ粒子 "ナノソーム" によるがん細胞表面ノイラミニダーゼ-1をターゲットとした新規抗がんナノ医薬　　　　　　　　　　　　　　　
村上賢, 横井康広, 平根望巳, 大瀧みちる, 長堀紀子, 西村紳一郎
第10回日本細胞外小胞学会学術集会, 2023年10月23日, 日本語, ポスター発表
2023年10月23日 - 2023年10月24日

がん細胞のノイラミニダーゼ1 (シアリダーゼ) を標的とするナノ医薬の創出　　　　　　　　　　　　　　　
村上賢, 神部大貴, 横井康広, 涌井初, 平根望巳, 小出亮介, 大瀧みちる, 西村紳一郎
第71回高分子討論会, 2022年09月07日, 日本語, ポスター発表
2022年09月05日 - 2022年09月07日

Synthesis of Nanosomal Anticancer Drug Targeting Lysosomal Glycosidase　　　　　　　　　　　　　　　
Yasuhiro Yokoi, Daiki Kambe, Shin-Ichiro Nishimura
The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, 2021年12月19日, 英語, ポスター発表
2021年12月16日 - 2021年12月21日

Dynamic O-glycosylation States Regulate the Conformational Characteristics of Individual Human NOTCH1 EGF Domains　　　　　　　　　　　　　　　
Yasuhiro Yokoi, Shin-Ichiro Nishimura
The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, 2021年12月19日, 英語, ポスター発表
2021年12月16日 - 2021年12月21日

Structural Significance of Dynamic O-glycosylations in Human NOTCH1 EGF Domains　　　　　　　　　　　　　　　
Yasuhiro Yokoi, Shin-Ichiro Nishimura
7th International Life-Science Symposium, 2019年11月01日, 英語, 口頭発表（一般）
2019年11月01日 - 2019年11月01日

Conformational and Functional Impacts of Dynamic O-glycosylation States on Human NOTCH1 EGF Domains　　　　　　　　　　　　　　　
Yasuhiro Yokoi, Shin-Ichiro Nishimura
25th International Symposium on Glycoconjugates, 2019年08月26日, 英語, ポスター発表
2019年08月25日 - 2019年08月31日

NOTCH1 EGFドメインにおけるO-結合型糖鎖修飾の構造および機能　　　　　　　　　　　　　　　
横井康広, 西村紳一郎
日本化学会第97春季年会, 2017年03月19日, 日本語, 口頭発表（一般）
2017年03月16日 - 2017年03月19日

Synthesis and Structural Analysis of Tau Glycoprotein Fragments　　　　　　　　　　　　　　　
Yasuhiro Yokoi, Shun Hayakawa, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
15th International Conference on Chiroptical Spectroscopy, 2015年09月01日, 英語, ポスター発表
2015年08月30日 - 2015年09月03日

タウタンパクフラグメントの合成および立体構造解析　　　　　　　　　　　　　　　
横井康広, 早川瞬, 比能洋, 西村紳一郎
第64回高分子学会年次大会, 2015年05月28日, 日本語, ポスター発表
2015年05月27日 - 2015年05月29日

応用生物有機化学　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2025年04月 - 現在

生体高分子学実験Ⅱ　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024年04月 - 現在

高分子機能学基礎実験　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024年04月 - 現在

生物系のための有機化学　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024年04月 - 現在