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加齢性疾患診断マーカー探索を目的としたタンパク質中アミノ酸残基のキラル分析法開発

Research Project

Project/Area Number 19J12809
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

石井 千晴  九州大学, 薬学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords分析化学 / D-アミノ酸残基 / 多次元HPLC / 質量分析
Outline of Research at the Start

動脈硬化や白内障、アルツハイマー病をはじめとする加齢性疾患は高齢化社会において不可避の問題であるが、病状が進行してからでなければ診断が難しい疾患や、未だに根本的な治療法が確立されていない疾患が存在する。本研究では、加齢性疾患を早期診断するための新しい指標や治療標的として近年注目されているにも関わらず、網羅的かつ精密に分析することが困難であった“タンパク質中における異性化アミノ酸残基”の新規分析法を開発する。本分析法を開発するとともに医療応用を展開することで、加齢性疾患の早期診断法・治療法探索の推進が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、様々な加齢性疾患の早期診断マーカーや治療標的として近年注目されている“タンパク質中D-アミノ酸残基”の網羅的精密分析法の開発を行った。タンパク質における微量D-アミノ酸残基を正確に分析するためには、複数の分離モードを組み合わせた二次元HPLC、重塩酸加水分解および質量分析(MS/MS)を統合する方法が有用であると期待されており、前年度までに代表的な10種のアミノ酸残基を対象とした一斉分析法を構築した。本年度は実際のヒト疾患試料を分析するとともに、これまで分析困難であったアミノ酸の前処理法について検討した。
ヒト疾患試料としては、九州大学病院との共同研究により収集した水晶体タンパク質(白内障患者)を使用した。水晶体クリスタリン中では加齢に伴うアスパラギン酸(Asp)残基の異性化が報告されているが、今回解析を行った結果、多量のD-Asp残基に加えて比較的多量のD体が検出されるアミノ酸残基が新たに認められた。これらのアミノ酸残基は白内障における新規治療標的になり得ると考えられ、本分析法の医療応用が期待される。
酸加水分解による分析が困難なシステイン(Cys)残基については、還元カルボキシメチル(CM)化反応を用いる前処理を検討した。CM化によりチオール基が保護されたCys残基は重塩酸加水分解および二次元キラルHPLC-MS/MSシステムによる定量分析が可能であり、今後は様々な加齢・劣化タンパク質試料の分析が期待される。また、同じく分析が困難であったAsp/アスパラギン(Asn)/グルタミン酸/グルタミン残基の一斉キラル識別分析については、ホフマン転位反応を用いた前処理により、様々なタンパク質・ペプチド試料の分析を行った。その結果、劣化モデルタンパク質(pH 7.0、37度で16週間保存したマウスリゾチーム)において保存期間の延長に伴うD-Asn残基の異性化が認められた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Determination of phenylalanine enantiomers in the plasma and urine of mammals and D-amino acid oxidase deficient rodents using two-dimensional high-performance liquid chromatography2021

    • Author(s)
      Sui-Wen HSIAO, Chiharu ISHII, Aogu FURUSHO, Chin-Ling HSIEH, Yukiko SHIMIZU, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tadashi OKAMURA, Ryuichi KONNO, Tomomi IDE, Ching-Kuo LEE, Kenji HAMASE
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics

      Volume: 1869 Issue: 1 Pages: 140540-140540

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2020.140540

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multi-Dimensional High-Performance Liquid Chromatographic Determination of Chiral Amino Acids and Related Compounds in Real World Samples2020

    • Author(s)
      Chiharu ISHII, Aogu FURUSHO, Chin-Ling HSIEH, Kenji HAMASE
    • Journal Title

      CHROMATOGRAPHY

      Volume: 41 Issue: 1 Pages: 1-17

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2020.004

    • NAID

      130007807268

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • Year and Date
      2020-02-20
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] d-Amino acid oxidase deficiency is caused by a large deletion in the Dao gene in LEA rats2020

    • Author(s)
      Shimizu Yukiko、Ishii Chiharu、Yanobu-Takanashi Rieko、Nakano Kenta、Imaike Akio、Mita Masashi、Hamase Kenji、Okamura Tadashi
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: - Issue: 9 Pages: 140463-140463

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2020.140463

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of D-amino acids in biological matrices2019

    • Author(s)
      石井 千晴、古賀 鈴依子、浜瀬 健司
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 91 Issue: 3 Pages: 301-308

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2019.910301

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2019-06-25
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Determination of Chiral Amino Acids in Various Fermented Products Using a Two-Dimensional HPLC-MS/MS System2019

    • Author(s)
      ISHII Chiharu、AKITA Takeyuki、NAGANO Masanobu、MITA Masashi、HAMASE Kenji
    • Journal Title

      CHROMATOGRAPHY

      Volume: 40 Issue: 2 Pages: 83-87

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2019.011

    • NAID

      130007676147

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • Year and Date
      2019-06-20
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Determination of plasma D-amino acids in human and laboratory rodents with various D-amino acid oxidase activities using a two-dimensional HPLC-MS/MS system2021

    • Author(s)
      Chiharu Ishii, Yukiko Shimizu, Takeyuki Akita, Masashi Mita, Tomomi Ide, Tadashi Okamura, Kenji Hamase
    • Organizer
      Pacifichem2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二次元HPLC-MS/MSシステムによるヒトおよびD-アミノ酸酸化酵素欠損マウスの血漿中キラルアミノ酸含量解析2020

    • Author(s)
      石井千晴、秋田健行、三田真史、井手友美、浜瀬健司
    • Organizer
      第27回クロマトグラフィーシンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト血中キラルアミノ酸の精密定量を可能とする二次元LC-MS/MS法開発と腎機能診断への適用2020

    • Author(s)
      石井千晴、秋田健行、三田真史、木村友則、井手友美、浜瀬健司
    • Organizer
      第31回クロマトグラフィー科学会議
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質におけるAsn/Asp及びGln/Gluの一斉識別を可能とする二次元キラルLC-MS/MS法の開発2020

    • Author(s)
      田川茂奈、石井千晴、秋田健行、浜本洋、三田真史、関水和久、植田正、浜瀬健司
    • Organizer
      第31回クロマトグラフィー科学会議
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質/ペプチドにおけるプロリン残基および4位水酸化体の二次元キラルLC-MS/MS分析法開発2020

    • Author(s)
      岩﨑孔明、石井千晴、秋田健行、東條洋介、三田真史、植田正、浜瀬健司
    • Organizer
      第31回クロマトグラフィー科学会議
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Determination of D-amino acids in fermented products using an automated two-dimensional HPLC-MS/MS system2020

    • Author(s)
      Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Kenji HAMASE
    • Organizer
      35th International Annual Meeting in Pharmaceutical Sciences (新型コロナウイルスの影響で発表中止)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] NBD-トリプトファンの二次元キラルLC-MS/MS分析法開発と哺乳類体内含量の解析2020

    • Author(s)
      瀧澤宣郎、石井千晴、秋田健行、三田真史、井手友美、浜瀬健司
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 鏡像異性体を識別する全自動二次元HPLC-MS/MSシステムの開発と発酵食品におけるキラルアミノ酸の高選択的含量解析2019

    • Author(s)
      石井千晴、秋田健行、長野正信、三田真史、浜瀬健司
    • Organizer
      モレキュラーキラリティー2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Determination of phenylalanine enantiomers in mammalian plasma and urine using two-dimensional HPLC2019

    • Author(s)
      Sui-Wen HSIAO, Chiharu ISHII, Aogu FURUSHO, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tomomi IDE, Ching-Kuo LEE, Kenji HAMASE
    • Organizer
      第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] キラルアミノ酸の高選択的二次元HPLC-MS/MS法開発と臨床・食品・タンパク質試料への適用2019

    • Author(s)
      石井千晴、秋田健行、長野正信、三田真史、井手友美、浜瀬健司
    • Organizer
      第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 臨床試料におけるキラルアミノ酸高選択的スクリーニングを可能とする二次元HPLC-MS/MSシステムの開発2019

    • Author(s)
      石井千晴、秋田健行、三田真史、井手友美、浜瀬健司
    • Organizer
      第17回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Metabolism of microbial D-amino acids in mammals2019

    • Author(s)
      Jumpei SASABE, Masataka SUZUKI, Yusuke GONDA, Chiharu ISHII, Maiko NAKANE, Masashi MITA, Kenji HAMASE
    • Organizer
      The 4th International Conference of D-Amino Acid Research
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a highly selective two-dimensional HPLC-MS/MS system for the screening of intrinsic D-amino acids in human clinical samples2019

    • Author(s)
      Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tomomi IDE, Kenji HAMASE
    • Organizer
      30th International Symposium on Pharmaceutical and Biomedical Analysis
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-Dimensional HPLC-MS/MS Determination of Intrinsic Chiral Amino Acids in the Plasma of Mammals with Various D-Amino Acid Oxidase Activities2019

    • Author(s)
      Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tomomi IDE, Kenji HAMASE
    • Organizer
      49th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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