水酸化プロテオーム解析を基軸とした酸素応答システムの統合的理解

• Project Area: Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
• Project/Area Number: 15H01407
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松本 雅記 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60380531)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2016: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2015: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: プロテオミクス / 水酸化 / 低酸素 / 水酸化プロテオーム / 定量プロテーム

Outline of Annual Research Achievements

酸素応答は酸素を利用する生命システムにおいて最も重要な環境適応機構の一つである。脊椎動物における低酸素応答の分子機構はそのマスター転写因子であるHypoxia inducible factor (HIF-) を中心に研究が展開されてきた。酸素応答がすべてHIF-の制御のみで説明できないことや、酸素分子が関わる生命現象の多様性から、酸素応答に関わる生命システムには未知の領域が多く残されていることが推定され、その全体像の解明が重要な課題である。本研究では、独自に構築した様々なプロテオーム解析技術やロボット実験技術を駆使して、主にタンパク質水酸化に着目した解析を行うことで、低酸素応答の全体像解明を目指す。
まず、水酸化ターゲットタンパク質の候補を情報生物学的手法により選択し、エピトープタグを付加した候補タンパク質を発現させ、高精度質量分析法にて詳細な翻訳後修飾の解析を実施する、Target Hydroxylome Scan法を構築した。本方法をヒト型ロボットを用いて大規模に実施する系を構築した。しかしながら、質量分析計による水酸化ペプチドの同定には試料調製過程で生じる不均一なメチオニン酸化反応が大きな障害となることが判明したため、すべてのメチオニンを強制的に酸化させる手法を開発し、プロリンなどの水酸化の同定確度が改善した。また、水酸化ペプチドを定量するための、ターゲットメソッドも構築した。また、各種水酸化酵素と相互作用するタンパク質を同定するための手法として、Biotin-tagの導入による相互作用解析法やBioID法による一過的相互作用検出法を確立した。さらに、独自に開発した次世代型定量プロテオミクスiMPAQT法を駆使して低酸素応答時の代謝酵素の変化を網羅的に精密定量することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Robotic crowd biology with Maholo LabDroids. (2017)
  • Author(s): Yachie N; Robotic Biology Consortium (inc. Masaki Matsumoto)., Natsume T.
  • Journal Title: Nature Biotechnology Volume: 35 Issue: 4 Pages: 310-312
  • DOI: 10.1038/nbt.3758
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Small Nucleolar Noncoding RNA SNORA23, Upregulated in Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, Regulates Expression of SYNE2 to Promote Growth and Metastasis of Xenograft Tumors in Mice. (2017)
  • Author(s): Cui L, Nakano K, Obchoei S, Setoguchi K, Matsumoto M, Yamamoto T, Obika S, Shimada K, Hiraoka N.
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 印刷中 Issue: 1 Pages: 292-306.e2
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.03.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • Author(s): Matsumoto M, Matsuzaki F, Oshikawa K, Goshima N, Mori M, Kawamura Y, Ogawa K, Fukuda E, Nakatsumi H, Natsume T, Fukui K, Horimoto K, Nagashima T, Funayama R, Nakayama K, Nakayama KI.
  • Journal Title: Nat Methods Volume: 14 Issue: 3 Pages: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of KIAA1210 as a novel X-chromosome-linked protein that localizes to the acrosome and associates with the ectoplasmic specialization in testes. (2017)
  • Author(s): Iwamori T, Iwamori N, Matsumoto M, Ono E, Matzuk MM.
  • Journal Title: Biol Reprod Volume: 96 Issue: 2 Pages: 469-477
  • DOI: 10.1095/biolreprod.116.145458
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] mTORC1 and muscle regeneration are regulated by the LINC00961-encoded SPAR polypeptide. (2017)
  • Author(s): Matsumoto A, Pasut A, Matsumoto M, Yamashita R, Fung J, Monteleone E, Saghatelian A, Nakayama KI, Clohessy JG, Pandolfi PP.
  • Journal Title: Nature Volume: 541 Issue: 7636 Pages: 228-232
  • DOI: 10.1038/nature21034
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] jPOSTrepo: an international standard data repository for proteomes. (2017)
  • Author(s): Okuda S, Watanabe Y, Moriya Y, Kawano S, Yamamoto T, Matsumoto M, Takami T, Kobayashi D, Araki N, Yoshizawa AC, Tabata T, Sugiyama N, Goto S, Ishihama Y.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 45 Issue: D1 Pages: D1107-D1111
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1080
  • NAID: 120006353864
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] GRWD1 negatively regulates p53 via the RPL11-MDM2 pathway and promotes tumorigenesis. (2017)
  • Author(s): Kayama K, Watanabe S, Takafuji T, Tsuji T, Hironaka K, Matsumoto M, Nakayama KI, Enari M, Kohno T, Shiraishi K, Kiyono T, Yoshida K, Sugimoto N, Fujita M.
  • Journal Title: EMBO Rep. Volume: 18 Pages: 123-137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphoproteomics analyses show subnetwork systems in T-cell receptor signaling. (2016)
  • Author(s): Hatano A, Matsumoto M, Nakayama KI.
  • Journal Title: Genes Cells. Volume: 21 Issue: 10 Pages: 1095-1112
  • DOI: 10.1111/gtc.12406
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Akt1-mediated Gata3 phosphorylation controls the repression of IFNγ in memory-type Th2 cells. (2016)
  • Author(s): Hosokawa H, Tanaka T, Endo Y, Kato M, Shinoda K, Suzuki A, Motohashi S, Matsumoto M, Nakayama K, Nakayama T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: - Issue: 1 Pages: 11289-11289
  • DOI: 10.1038/ncomms11289
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Protection of stromal cell-derived factor 2 by heat shock protein 72 prevents oxaliplatin-induced cell death in oxaliplatin-resistant human gastric cancer cells. (2016)
  • Author(s): Takahashi K, Tanaka M, Yashiro M, Matsumoto M, Ohtsuka A, Nakayama KI, Izumi Y, Nagayama K, Miura K, Iwao H, Shiota M.
  • Journal Title: Cancer Lett. Volume: 378 Issue: 1 Pages: 8-15
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2016.05.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Truncation mutants of ASXL1 observed in myeloid malignancies are expressed at detectable protein levels. (2016)
  • Author(s): Inoue D, Matsumoto M, Nagase R, Saika M, Fujino T, Nakayama KI, Kitamura T.
  • Journal Title: Exp Hematol. Volume: 44 Issue: 3 Pages: 172-176
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2015.11.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A New Screen for Tuberculosis Drug Candidates Utilizing a Luciferase-Expressing Recombinant Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guéren. (2015)
  • Author(s): 2)Ozeki Y, Igarashi M, Doe M, Tamaru A, Kinoshita N, Ogura Y, Iwamoto T, Sawa R, Umekita M, Enany S, Nishiuchi Y, Osada-Oka M, Hayashi T, Niki M, Tateishi Y, Hatano M, Matsumoto S.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Pages: 214-221
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2016.01.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] UV Damage-Induced Phosphorylation of HBO1 Triggers CRL4DDB2-Mediated Degradation To Regulate Cell Proliferation. (2015)
  • Author(s): Matsunuma R, Niida H, Ohhata T, Kitagawa K, Sakai S, Uchida C, Shiotani B, Matsumoto M, Nakayama KI, Ogura H, Shiiya N, Kitagawa M.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: 36 Issue: 3 Pages: 394-406
  • DOI: 10.1128/mcb.00809-15
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation. (2015)
  • Author(s): Maehara K, Harada A, Sato Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kimura H, Ohkawa Y.
  • Journal Title: Epigenetics Chromatin Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1186/s13072-015-0027-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] iMPAQT: A platform for large scale targeted proteomics based on in vitro human proteome. (2017)
  • Author(s): Masaki Matsumoto
  • Organizer: 1st-Internatinal Symposium of the Kyoto Biomolecular Mass Spectrometry Society.
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2017-02-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] iMPAQT: 組換えタンパク質を利用したタンパク質絶対定量プラットフォーム～がん代謝研究への応用～ (2016)
  • Author(s): 松本雅記
  • Organizer: 第4回次世代がんインフォマティクス研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学工学部
  • Year and Date: 2016-12-16
  • Invited
• [Presentation] 定量プロテオミクスプラットフォームのためのインフォマティクス (2016)
  • Author(s): 松本雅記
  • Organizer: 質量分析インフォマティクス研究会・第1回ワークショップ
  • Place of Presentation: JST東京本部（サイエンスプラザ）
  • Year and Date: 2016-10-07
  • Invited
• [Presentation] iMPAQT: 組換えタンパク質を利用したタンパク質絶対定量プラットフォーム (2016)
  • Author(s): 松本雅記、中山敬一
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2016年大会
  • Place of Presentation: 北里大学薬学部
  • Year and Date: 2016-07-28
• [Presentation] 大規模定量プロテオミクスで挑むがん代謝の実体解明 (2015)
  • Author(s): 松本 雅記、中山 敬一
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会/第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ハイスループットかつ精密な定量プロテオームのための試料調整法開発 (2015)
  • Author(s): 松本 雅記
  • Organizer: 日本プロテオーム学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2015-07-23
• [Remarks] iMPAQT
  • URL: http://impaqt.jpost.org/iMPAQT/