精密定量プロテオミクスを用いたシグナル伝達の包括的解析

• Project Area: Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science
• Project/Area Number: 17H06011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• 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): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2018: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2017: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: プロテオミクス / シグナル伝達 / 定量プロテオミクス / リン酸化 / 絶対定量 / プロテオーム

Outline of Annual Research Achievements

細胞運命決定・増殖などの本質的な生命現象は細胞外刺激が引き起こす細胞内シグナル伝達によって規定されている。これまでシグナル伝達に関与するタンパク質が多数同定され、それらの間で起きる相互作用やリン酸化反応を介してシグナル伝達経路が形成されていることが示されている。一方で、同一シグナル経路が刺激の種類や強さによって異なるアウトプットを生み出す機構などはほとんど不明である。近年、シグナル伝達を数理モデルに落とし込んで理解する試みがなされているが、シグナル伝達因子の濃度情報や網羅的な飜訳後修飾のダイナミクスデータの不足が大きな障害となっている。本研究では独自に開発してきたタンパク質精密定量法iMPAQT法を応用し、細胞内シグナル伝達ネットワークにおけるタンパク質発現絶対量計測やネットワーク動態（リン酸化や相互作用の変化）計測に応用し、シグナル伝達の特異性や多様性を生み出す動作原理の解明を試みた。
現在のiMPAQT法はmTRAQ試薬を用いた質量タグの導入によって内部標準と試料ペプチドを区別しているが、より利便性や感度を高めるために、安定同位体標識アミノ酸の導入による内部標準の作製を実施した。確立された手法を用いて、数種類のがん細胞株を対象にシグナル伝達分子を対象とした絶対量計測を試みた。多くのシグナル伝達系の構成要素を検出することが可能であり、シグナル伝達経路の構造的特徴を定量化に成功した。さらに、30,000以上のリン酸化部位を同定しデータベース化し、iMPAQTのワークフローを適用し、様々な刺激に応答するリン酸化変動を計測するための計測メソッドを構築した、迅速に任意のタンパク質リン酸化を計測可能な技術を確立した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Tricarboxylic acid cycle activity suppresses acetylation of mitochondrial proteins during early embryonic development in Caenorhabditis elegans. (2019)
  • Author(s): Hada Kazumasa、Hirota Keiko、Inanobe Ai、Kako Koichiro、Miyata Mai、Araoi Sho、Matsumoto Masaki、Ohta Reiya、Arisawa Mitsuhiro、Daitoku Hiroaki、Hanada Toshikatsu、Fukamizu Akiyoshi
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 294 Issue: 9 Pages: 3091-3099
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.004726
  • NAID: 120007133475
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bcl11b sets pro-T cell fate by site-specific cofactor recruitment and by repressing Id2 and Zbtb16 (2018)
  • Author(s): Hosokawa Hiroyuki、Romero-Wolf Maile、Yui Mary A.、Ungerb?ck Jonas、Quiloan Maria L. G.、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • Journal Title: Nature Immunology Volume: 19 Issue: 12 Pages: 1427-1440
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0238-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of the physiological substrates of PDIp, a pancreas-specific protein-disulfide isomerase family member (2018)
  • Author(s): Fujimoto Takushi、Nakamura Orie、Saito Michiko、Tsuru Akio、Matsumoto Masaki、Kohno Kenji、Inaba Kenji、Kadokura Hiroshi
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 293 Issue: 48 Pages: 18421-18433
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.003694
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The jPOST environment: an integrated proteomics data repository and database (2018)
  • Author(s): Moriya Yuki、Kawano Shin、Okuda Shujiro、Watanabe Yu、Matsumoto Masaki、Takami Tomoyo、Kobayashi Daiki、Yamanouchi Yoshinori、Araki Norie、Yoshizawa Akiyasu C、Tabata Tsuyoshi、Iwasaki Mio、Sugiyama Naoyuki、Tanaka Satoshi、Goto Susumu、Ishihama Yasushi
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 47 Issue: D1 Pages: 1218-1224
  • DOI: 10.1093/nar/gky899
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Trans-omic Analysis Reveals Selective Responses to Induced and Basal Insulin across Signaling, Transcriptional, and Metabolic Networks (2018)
  • Author(s): Kawata Kentaro、Hatano Atsushi、Yugi Katsuyuki、Kubota Hiroyuki、Sano Takanori、Fujii Masashi、Tomizawa Yoko、Kokaji Toshiya、Tanaka Kaori Y.、Uda Shinsuke、Suzuki Yutaka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Saitoh Kaori、Kato Keiko、Ueno Ayano、Ohishi Maki、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
  • Journal Title: iScience Volume: 7 Pages: 212-229
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.07.022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transcription Factor PU.1 Represses and Activates Gene Expression in Early T Cells by Redirecting Partner Transcription Factor Binding (2018)
  • Author(s): Hosokawa Hiroyuki、Ungerb?ck Jonas、Wang Xun、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Cohen Sarah M.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • Journal Title: Immunity Volume: 48 Issue: 6 Pages: 1119-1134.e7
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2018.04.024
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Insulin-like growth factor 1 receptor stabilizes the ETV6-NTRK3 chimeric oncoprotein by blocking its KPC1/Rnf123-mediated proteasomal degradation (2018)
  • Author(s): Tognon, C. E., Rafn, B., Cetinbas, N. M., Kamura, T., Trigo, G., Rotblat, B., Okumura, F., Matsumoto, M., Chow, C., Davare, M., Pollak, M., Mayor, T., and Sorensen, P. H.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 293 Issue: 32 Pages: 12502-12515
  • DOI: 10.1074/jbc.ra117.000321
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The promise of targeted proteomics for quantitative network biology (2018)
  • Author(s): Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I
  • Journal Title: Current Opinion in Biotechnology Volume: 54 Pages: 88-97
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2018.02.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PKM1 Confers Metabolic Advantages and Promotes Cell-Autonomous Tumor Cell Growth. (2018)
  • Author(s): M Morita, T Sato, M Nomura, Y Sakamoto, Y Inoue, R Tanaka, S Ito, K Kurosawa, K Yamaguchi, Y Sugiura, H Takizaki, Y Yamashita, R Katakura, I Sato, Y Okada, H Watanabe, G Kondoh, et al.
  • Journal Title: Cancer Cell Volume: 12 Issue: 3 Pages: 355-367
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.02.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Noncanonical Pathway for Regulation of CCL2 Expression by an mTORC1-FOXK1 Axis Promotes Recruitment of Tumor-Associated Macrophages (2017)
  • Author(s): Nakatsumi Hirokazu、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 21 Issue: 9 Pages: 2471-2486
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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
• [Presentation] iMPAQT: a scalable and flexible platform for the quantification of proteins of interest (2018)
  • Author(s): 松本 雅記、中山 敬一
  • Organizer: 第91回日本生化学会
  • Invited
• [Presentation] iMPAQT ver.2.0: 拡張性と柔軟性を備えたタンパク質絶対定量プラットフォーム (2018)
  • Author(s): 松本 雅記、中山 敬一
  • Organizer: MSP2018
• [Presentation] obotics promotes accurate and reproducible data acquisition in proteomics (2018)
  • Author(s): Masaki Matsumoto
  • Organizer: Robotics and Semantic Systems for Biology Symposium 2
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] iMPAQT: A Platform for Large-Scale Targeted Proteomics Based on an in Vitro Human Proteome (2017)
  • Author(s): 松本雅記、中山敬一
  • Organizer: JPrOS2017年大会
• [Presentation] iMPAQT: A platform for large-scale targeted proteomics based on an in vitro human proteome (2017)
  • Author(s): 松本雅記
  • Organizer: 第65質量分析総合討論会
  • Invited