１配偶子定量プロテオミクスによる配偶子インテグリティ評価マーカー探索

• Project Area: Ensuring integrity in gametogenesis
• Project/Area Number: 19H05243
• 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: Niigata University
• Principal Investigator: 松本 雅記 新潟大学, 医歯学系, 教授 (60380531)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000); Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2019: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: プロテオミクス / １細胞 / 配偶子 / １細胞オミクス / タンパク質絶対定量 / プロテオーム

Outline of Research at the Start

近年、iPS細胞など全能性幹細胞からのin vitroでの配偶子形成が実現され、基礎医学・生物学領域のみならず医療応用の分野にまで極めて大きなインパクトを与えている。その一方で、得られた配偶子が正しく機能できるか否か、すなわち配偶子インテグリティーの評価には実際の発生の成否を調べるしかない。したがって、配偶子インテグリティーを事前に判断できるマーカー開発が切望されている。本研究では、次世代定量プロテオミクス を用いた１配偶子単位でのタンパク質発現解析によって、配偶子インテグリティーの実体をタンパク質レベルで解き明かす

Outline of Annual Research Achievements

１）解析プラットフォームの構築：マウス配偶子の解析を行うためにマウス版iMPAQTの整備を行なった。マウスの卵および胚を用いて、データ依存分析による分析を行うことで2000種類以上の卵子関連タンパク質を同定した。これらのデータに加えて、これまでヒトで取得しているデータの中からマウスと相同であるペプチドを選定し併せることで、マウス版iMPAQTデータベースを構築した。また、配偶子インテグリティマーカー候補タンパク質での染色性を元に卵子を分離し、プロテオーム解析が可能なように、細胞固定条件の最適化やタンパク質抽出や酵素消化効率の最適化を実施した。その結果、質量分析計におけるタンパク質同定において、非固定細胞とほぼ同等の結果が得られる条件を見出した。さらに、データ非依存取得（DIA）と呼ばれる質量分析の手法をiMPAQTの解析プラットフォームに取り入れた。また、高周波数FT型質量分析計を用いたDIAモードの利用と、DIA-NNと呼ばれる解析ソフトウェアを併用することで、従来のFT型質量分析計の倍近くのタンパク質同定が可能になることが判明した。
２）マウス卵子プロテオーム解析の実施：　上述の解析プラットフォームの構築過程では検証や最適化を目的としているため簡単に利用可能な培養細胞を用いて、十分な量の出発材料で実施している。マウス卵子など簡単に大量に集めることができない試料では、最適化された条件で試料調製を実施する必要がある。そこで、実際にマウス50卵子を採取し、これを出発材料として、試料調製を行い、質量分析による定量解析を行なった。その結果、50細胞から1300-1500種類のタンパク質の定量が可能であることがわかった。同定・定量された卵子タンパク質の中には通常の体細胞ではほとんど発現していないようなタンパク質が多数見出され、卵子におけるプロテオームの組成は極めて特徴的であることが明らかとなった。

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。

Research Products

• [Journal Article] Senolysis by glutaminolysis inhibition ameliorates various age-associated disorders (2021)
  • Author(s): Johmura Yoshikazu、Yamanaka Takehiro、Omori Satotaka、Wang Teh-Wei、Sugiura Yuki、Matsumoto Masaki、Suzuki Narumi、Kumamoto Soichiro、Yamaguchi Kiyoshi、Hatakeyama Seira、Takami Tomoyo、Yamaguchi Rui、Shimizu Eigo、Ikeda Kazutaka、Okahashi Nobuyuki、Mikawa Ryuta、Suematsu Makoto、Arita Makoto、Sugimoto Masataka et al
  • Journal Title: Science Volume: 371 Issue: 6526 Pages: 265-270
  • DOI: 10.1126/science.abb5916
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cell cycle-dependent localization of the proteasome to chromatin (2020)
  • Author(s): Kito Yuki、Matsumoto Masaki、Hatano Atsushi、Takami Tomoyo、Oshikawa Kiyotaka、Matsumoto Akinobu、Nakayama Keiichi I.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 5801-5801
  • DOI: 10.1038/s41598-020-62697-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A phospho-switch controls RNF43-mediated degradation of Wnt receptors to suppress tumorigenesis (2020)
  • Author(s): Tsukiyama Tadasuke、Zou Juqi、Kim Jihoon、Ogamino Shohei、Shino Yuki、Masuda Takamasa、Merenda Alessandra、Matsumoto Masaki、Fujioka Yoichiro、Hirose Tomonori、Terai Sayuri、Takahashi Hidehisa、Ishitani Tohru、Nakayama Keiichi I.、Ohba Yusuke、Koo Bon-Kyoung、Hatakeyama Shigetsugu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18257-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transomics analysis reveals allosteric and gene regulation axes for altered hepatic glucose-responsive metabolism in obesity (2020)
  • Author(s): Kokaji Toshiya、Hatano Atsushi、Ito Yuki、et al.
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 13 Issue: 660 Pages: 1236-1236
  • DOI: 10.1126/scisignal.aaz1236
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical acetylation of mitochondrial transcription factor A occurs on specific lysine residues and affects its ability to change global DNA topology (2020)
  • Author(s): Fang Yuan、Akimoto Masaru、Mayanagi Kouta、Hatano Atsushi、Matsumoto Masaki、Matsuda Shigeru、Yasukawa Takehiro、Kang Dongchon
  • Journal Title: Mitochondrion Volume: 53 Pages: 99-108
  • DOI: 10.1016/j.mito.2020.05.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Autism-Related Protein SETD5 Controls Neural Cell Proliferation through Epigenetic Regulation of rDNA Expression. (2020)
  • Author(s): Nakagawa T, Hattori S, Nobuta R, Kimura R, Nakagawa M, Matsumoto M, Nagasawa Y, Funayama R, Miyakawa T, Inada T, Osumi N, Nakayama KI, Nakayama K.
  • Journal Title: iScience Volume: 23 Issue: 4 Pages: 101030-101030
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101030
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Production of BBF2H7‐derived small peptide fragments via endoplasmic reticulum stress‐dependent regulated intramembrane proteolysis (2020)
  • Author(s): Matsuhisa Koji、Saito Atsushi、Cai Longjie、Kaneko Masayuki、Okamoto Takumi、Sakaue Fumika、Asada Rie、Urano Fumihiko、Yanagida Kanta、Okochi Masayasu、Kudo Yukitsuka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Imaizumi Kazunori
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 34 Issue: 1 Pages: 865-880
  • DOI: 10.1096/fj.201901748r
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Fail-Safe System to Prevent Oncogenesis by Senescence Is Targeted by SV40 Small T Antigen (2020)
  • Author(s): Kiyotaka Oshikawa, Masaki Matsumoto, Manabu Kodama, Hideyuki Shimizu, Keiichi I Nakayama
  • Journal Title: Oncogene Volume: 39 Issue: 10 Pages: 2170-2186
  • DOI: 10.1038/s41388-019-1139-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In-line sample processing system with an immobilized trypsin-packed fused-silica capillary tube for proteomic analysis of a small number of mammalian cells. (2020)
  • Author(s): Hata K, Izumi Y*, Hara T, Matsumoto M*, Bamba T.
  • Journal Title: Anal. Chem. Volume: 92(4) Issue: 4 Pages: 2997-3005
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b03993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel localizations and interactions of intercellular bridge proteins revealed by proteomic profiling† (2020)
  • Author(s): Iwamori Tokuko、Iwamori Naoki、Matsumoto Masaki、Imai Hiroyuki、Ono Etsuro
  • Journal Title: Biology of Reproduction Volume: 0 Issue: 5 Pages: 1134-1144
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of Mediator and Little Elongation Complex in transcription termination (2020)
  • Author(s): Takahashi H, Ranjan A, Chen S, Suzuki H, Shibata M, Hirose T, Hirose H, Sasaki K, Abe R, Chen K, He Y, Zhang Y, Takigawa I, Tsukiyama T, Watanabe M, Fujii S, Iida M, Yamamoto J, Yamaguchi Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Washburn P, Saraf A, Florens L, Sato S, Tomomori-Sato C, Conaway RC, Conaway JW, Hatakeyama S
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-20
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14849-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tyrosine pre-transfer RNA fragments are linked to p53-dependent neuronal cell death via PKM2 (2020)
  • Author(s): Inoue Masanori、Hada Kazumasa、Shiraishi Hiroshi、Yatsuka Hiroyuki、Fujinami Hiroyuki、Morisaki Ikuko、Nishida Yoshihiro、Matsubara Etsuro、Ishitani Tohru、Hanada Reiko、Matsumoto Masaki、Penninger Josef M.、Ihara Kenji、Hanada Toshikatsu
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: May 3 Issue: 3 Pages: 155-163
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.157
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A shift in glutamine nitrogen metabolism contributes to malignant progression of cancer. (2020)
  • Author(s): Kodama M, Oshikawa K, Shimizu H, Yoshioka S, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Tateishi C, Tomonaga T, Matsumoto M*, Nakayama KI*.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1320-1320
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15136-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell Stress Induced Stressome Release Including Damaged Membrane Vesicles and Extracellular HSP90 by Prostate Cancer Cells. (2020)
  • Author(s): Eguchi T, Sogawa C, Ono K, Matsumoto M, Tran MT, Okusha Y, Lang BJ, Okamoto K, Calderwood SK.
  • Journal Title: Cells. Volume: 9(3). Issue: 3 Pages: 755-755
  • DOI: 10.3390/cells9030755
  • NAID: 120006847416
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Frequent Detection of Pituitary-Derived PrPres in Human Prion Diseases (2019)
  • Author(s): Honda Hiroyuki、Matsumoto Masaki、Shijo Masahiro、Hamasaki Hideomi、Sadashima Shoko、Suzuki Satoshi O、Aishima Shinichi、Kai Keita、Nakayama Keiichi I、Sasagasako Naokazu、Iwaki Toru
  • Journal Title: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology Volume: 78 Issue: 10 Pages: 922-929
  • DOI: 10.1093/jnen/nlz075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The pericentromeric protein shugoshin 2 cooperates with HSF1 in heat shock response and RNA Pol II recruitment (2019)
  • Author(s): Takii Ryosuke、Fujimoto Mitsuaki、Matsumoto Masaki、Srivastava Pratibha、Katiyar Arpit、Nakayama Keiich I、Nakai Akira
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: 38 Issue: 24
  • DOI: 10.15252/embj.2019102566
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] iMPAQT ver.2: New platform for protein absolute quantification of proteins of interest. (2020)
  • Author(s): Masaki Matsumoto
  • Organizer: 29th Hot Spring Harbor Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited