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Native mass spectrometry for integrated bio-metal science

Planned Research

Project AreaIntegrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System
Project/Area Number 19H05774
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

Akashi Satoko  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (10280728)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥77,870,000 (Direct Cost: ¥59,900,000、Indirect Cost: ¥17,970,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2019: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Keywords生命金属科学 / ネイティブ質量分析 / 相互作用 / 膜タンパク質 / 一細胞分析 / タンパク質 / 複合体 / 金属イオン / 生命金属動態 / 質量分析 / 生体分子
Outline of Research at the Start

微量試料でも生体高分子複合体を丸ごとイオン化し正確に質量決定できるネイティブMS法を駆使して、生命金属動態の解析を推進する研究を行う。実験手法の高度化および基盤構築を進めた上で、領域内の研究者と積極的に連携研究を展開し、金属を配位したタンパク質の正確な質量決定、金属イオンの結合に伴う構造変化の解析、さらには膜タンパク質の測定も挑戦し、シグナル伝達や転写に関わる種々のタンパク質の機能メカニズムの解明に有用な情報を提供する。

Outline of Final Research Achievements

Using native mass spectrometry (MS), the following results were obtained: 1. comprehensive analysis of metal binding of superoxide dismutase 1 (SOD1), 2. native MS analysis of human Sirtuin 2, 3. observation of unpurified protein-drug complexes obtained from E. coli and human cultured cell extracts, 4. establishment of the world's first single-cell native MS method, 5. establishment of the basis for native MS of membrane proteins: native MS of the intramembrane protease RseP, native MS analysis of the drug response of the human β2 adrenergic receptor, native MS of Dcytb involved in bacterial iron ion uptake

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界初の一細胞ネイティブ質量分析に成功したことは、学術的に大きなインパクトがあり、ネイティブ質量分析関連のreviewではほぼ必ず取り上げられるような成果であった。また、膜タンパク質のネイティブ質量分析は、情報伝達のしくみを理解するうえで重要な実験手法であり、この技術基盤を構築できたことは大きな成果である。また、膜タンパク質のネイティブ質量分析は、私たち以外の研究室では国内では成功例の報告がなく、国内唯一の研究拠点である。これらは創薬をはじめとする生命科学の進展に大きく寄与するものと期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (70 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 8 results) Presentation (53 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 11 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Structural basis of CXC chemokine receptor 1 ligand binding and activation2023

    • Author(s)
      Ishimoto Naito、Park Jae-Hyun、Kawakami Kouki、Tajiri Michiko、Mizutani Kenji、Akashi Satoko、Tame Jeremy R. H.、Inoue Asuka、Park Sam-Yong
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 4107-4107

    • DOI

      10.1038/s41467-023-39799-2

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Evaluation of Drug Responses to Human β2AR Using Native Mass Spectrometry2023

    • Author(s)
      Tajiri Michiko、Imai Shunsuke、Konuma Tsuyoshi、Shimamoto Keiko、Shimada Ichio、Akashi Satoko
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 8 Issue: 27 Pages: 24544-24551

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c02737

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Histone H3 lysine 27 crotonylation mediates gene transcriptional repression in chromatin2023

    • Author(s)
      Liu, N, Konuma, T, Sharma, R, Wang, D, Zhao, N, Cao, L, Ju, Y, Liu, D, Wang, S, Bosch, A, Sun, Y, Zhang, S, Ji, D, Nagatoishi, S, Suzuki, N, Kikuchi, M, Wakamori, M, Zhao, C, Ren, C, Zhou, TJ, Xu, Y, Meslamani, J, Fu, S, Umehara, T, Tsumoto, K, Akashi, S, Zeng, L, Roeder, RG, Walsh, MJ, Zhang, Q, Zhou, MM
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 83 Issue: 13 Pages: 2206-2221.e11

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2023.05.022

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  • [Journal Article] Native Mass Spectrometry of BRD4 Bromodomains Linked to a Long Disordered Region2022

    • Author(s)
      Azegami Nanako、Taguchi Rina、Suzuki Noa、Sakata Yusuke、Konuma Tsuyoshi、Akashi Satoko
    • Journal Title

      Mass Spectrometry

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: A0110-A0110

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0110

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • Year and Date
      2022-12-28
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    • Author(s)
      Tajiri Michiko、Aoki Hiroto、Shintani Atsuko、Sue Kaori、Akashi Satoko、Furukawa Yoshiaki
    • Journal Title

      Free Radical Biology and Medicine

      Volume: 183 Pages: 60-68

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2022.03.014

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    • Author(s)
      Imaizumi Yuki、Hirata Kunio、Nogi Terukazu et al.
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 8 Issue: 34

    • DOI

      10.1126/sciadv.abp9011

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    • Author(s)
      Tanaka Tsubasa、Ekimoto Toru、Nagatomo Meri、Neyazaki Makiko、Shimoji Erena、Yamane Tsutomu、Kanagawa Sakura、Oi Rika、Mihara Emiko、Takagi Junichi、Akashi Satoko、Ikeguchi Mitsunori、Nogi Terukazu
    • Journal Title

      Protein Science

      Volume: 31 Issue: 11

    • DOI

      10.1002/pro.4452

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      Nozawa Kayo、Takizawa Yoshimasa、Pierrakeas Leonidas、Sogawa-Fujiwara Chizuru、Saikusa Kazumi、Akashi Satoko、Luk Ed、Kurumizaka Hitoshi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Issue: 45

    • DOI

      10.1073/pnas.2206542119

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    • Author(s)
      Hiraoka Kenzo、Ninomiya Satoshi、Rankin-Turner Stephanie、Akashi Satoko
    • Journal Title

      International Journal of Mass Spectrometry

      Volume: 471 Pages: 116728-116728

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2021.116728

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  • [Journal Article] Single-Cell Native Mass Spectrometry of Human Erythrocytes2021

    • Author(s)
      Sakamoto Waka、Azegami Nanako、Konuma Tsuyoshi、Akashi Satoko
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 93 Issue: 17 Pages: 6583-6588

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.1c00588

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    • Author(s)
      Mylemans Bram、Laier Ina、Kamata Kenichi、Akashi Satoko、Noguchi Hiroki、Tame Jeremy R. H.、Voet Arnout R. D.
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 288 Issue: 2 Pages: 530-545

    • DOI

      10.1111/febs.15347

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  • [Journal Article] Mass Spectrometric Characterization of Histone H3 Isolated from <i>in-Vitro</i> Reconstituted and Acetylated Nucleosome Core Particle2020

    • Author(s)
      Kazumi Saikusa, Haruna Hidaka, Shunsuke Izumi, Satoko Akashi
    • Journal Title

      Mass Spectrometry

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: A0090-A0090

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0090

    • NAID

      130007933311

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • Year and Date
      2020-10-31
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    • Author(s)
      Takano Kotaro、Arai Shunsuke、Sakamoto Seiji、Ushijima Hiroshi、Ikegami Takahisa、Saikusa Kazumi、Konuma Tsuyoshi、Hamachi Itaru、Akashi Satoko
    • Journal Title

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      Volume: 412 Issue: 17 Pages: 4037-4043

    • DOI

      10.1007/s00216-020-02649-x

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  • [Journal Article] Native Mass Spectrometry of Protein and DNA Complexes Prepared in Nonvolatile Buffers2020

    • Author(s)
      Saikusa Kazumi、Kato Daiki、Nagadoi Aritaka、Kurumizaka Hitoshi、Akashi Satoko
    • Journal Title

      Journal of the American Society for Mass Spectrometry

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 711-718

    • DOI

      10.1021/jasms.9b00145

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      Ushijima Hiroshi, Maekawa Rena, Igarashi Eri, Akashi Satoko
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      Journal of the American Society for Mass Spectrometry

      Volume: 30 Issue: 11 Pages: 2335-2346

    • DOI

      10.1007/s13361-019-02304-5

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      田尻道子,志田智哉、禾晃和,明石知子
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      旭 紀久子、有賀理江、廣瀬 未果、田尻 道子、安達友里子、田中 ゆかり、明石 知子、加藤貴之、禾 晃和
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      明石知子
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      明石知子、田尻道子、古川良明
    • Organizer
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      志田智哉、田尻道子,禾晃和,明石知子
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      田尻道子,今井俊輔,小沼剛、島本啓子、嶋田一夫,明石知子
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      第21回日本蛋白質科学会年会、オンライン
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ネイティブ質量分析 -リコンビナントタンパク質複合体から一細胞分析まで2021

    • Author(s)
      明石知子
    • Organizer
      第72回日本電気泳動学会総会、オンライン
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ネイティブ質量分析でわかること2021

    • Author(s)
      明石知子
    • Organizer
      日本薬学会環境トキシコロジー若手研究者の会、オンライン
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リガンドスクリーニングを目指したリガンド-膜タンパク質複合体のネイティブ質量分析2021

    • Author(s)
      田尻道子,大井里香,禾晃和,明石知子
    • Organizer
      第94回日本生化学会、オンライン
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 一細胞ネイティブ質量分析システムの開発2021

    • Author(s)
      小沼剛、坂本和香、高野航太郎、荒井駿佑、畔上奈々子、坂田優佑、明石知子
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会、横浜
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内の現象の観測を目指したネイティブ質量分析2021

    • Author(s)
      明石知子
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      第74回イオン反応研究会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミスフォールドタンパク質およびジスルフィド結合依存的なIRE1の会合状態制御2021

    • Author(s)
      松崎 元紀、横山武司、次田篤史、金村進吾、田尻道子、明石知子、稲葉謙次、奥村正樹
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ネイティブ質量分析による生命金属科学への挑戦2020

    • Author(s)
      明石知子、田尻道子、古川良明
    • Organizer
      第93回日本生化学会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Native mass spectrometry for Bio-Metal Science2020

    • Author(s)
      明石知子
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      第58回日本生物物理学会年会
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    • Invited
  • [Presentation] 生細胞からサンプリングした試料のネイティブ質量分析2020

    • Author(s)
      荒井駿佑,坂本和香,高野航太朗,小沼剛,明石知子
    • Organizer
      第68回質量分析総合討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] イオンモビリティ質量分析と分子シミュレーションのデータ同化によるH2A-H2B二量体の構造解析2020

    • Author(s)
      七種和美,明石知子,渕上壮太郎
    • Organizer
      第68回質量分析総合討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ネイティブ質量分析によるSOD1の金属結合の定量解析2020

    • Author(s)
      田尻道子,畔上奈々子,古川良明,明石知子
    • Organizer
      第68回質量分析総合討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstitution and structural characterization of di-nucleosome with fully methylated DNA2020

    • Author(s)
      Hiroshi Ushijima,Takashi Oda,Takashi Umehara, Tsuyoshi Konuma, Satoko Akashi
    • Organizer
      第20回日本蛋白質科学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural Stability and Dynamics of NCPs Reconstituted with Diverse DNA Sequences2020

    • Author(s)
      T. Konuma, K. Hashimoto, K. Sato, S. Akashi
    • Organizer
      第20回日本蛋白質科学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高メチル化DNAを用いたdi-nucleosomeの再構成と構造解析2020

    • Author(s)
      牛島弘嗣、小田隆、梅原崇史、小沼剛、明石知子
    • Organizer
      第93回日本生化学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 夾雑環境下で蛋白質複合体を検出するネイティブ質量分析システムの開発2020

    • Author(s)
      小沼剛、坂本和香、高野航太郎、荒井駿佑、畔上奈々子、坂田優佑、明石知子
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Native mass spectrometry of protein-ligand complexes under crude conditions2020

    • Author(s)
      Kotaro Takano, Shunsuke Arai, Hiroshi Ushijima, Tsuyoshi Konuma, Kazumi Saikusa, Satoko Akashi
    • Organizer
      The 10th Asian Oceanic Mass Spectrometry Conference (10th AOMSC)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Native mass spectrometry of biomolecular complexes2019

    • Author(s)
      明石知子
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] メチル化DNAを用いたdiNCPの再構成と構造特性解析2019

    • Author(s)
      牛島弘嗣,前川怜奈,五十嵐愛莉,橋本洸平,小沼剛,大橋和音,明石知子
    • Organizer
      第92回日本生化学会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] FACTによって引き起こされるヘキサゾーム構造の電子顕微鏡解析2019

    • Author(s)
      津中 康央, 真柳 浩太, 七種 和美, 宮崎 直幸, 明石 知子, 岩崎 憲治, 西村 善文, 森川 耿右
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 生細胞抽出物に対するネイティブ質量分析法の開発2019

    • Author(s)
      小沼 剛、高野 航太朗、荒井 駿佑、坂田 優佑、明石 知子
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Insertion of the PA tag into a target protein and promotion of the crystallization by utilizing the NZ-1 Fab as a crystallization chaperone2019

    • Author(s)
      Risako Tamura, Rika Oi, Satoko Akashi, Mika K. Kaneko, Yukinari Kato, Terukazu Nogi
    • Organizer
      16th Conference of the Asian Crystallographic Association
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 生命金属ダイナミクス: 生体内における金属の挙動と制御 第7章 方法論 第9節 ネイティブ質量分析2021

    • Author(s)
      明石知子、田尻道子
    • Total Pages
      564
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス出版
    • ISBN
      9784860437060
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  • [Remarks] 横浜市立大学からのプレスリリース「世界初の“一細胞ネイティブ質量分析”に成功」2021年4月23日

    • URL

      https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2021/20210423akashi.html

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      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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