摂動による迅速な翻訳応答を捉えるプロテオームリボソームプロファイリング法の開発

• Project Area: Transomic Analysis of Metabolic Adaptation
• Project/Area Number: 20H04844
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 今見 考志 京都大学, 薬学研究科, 特定研究員 (30528344)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: プロテオミクス / 翻訳 / リボソーム / 新生鎖 / ピューロマイシン / 摂動

Outline of Research at the Start

本研究では、質量分析装置を用いてリボソーム上で合成されている新生ポリペプチド鎖を大規模にプロファイルするテクノロジー（プロテオームリボソームプロファイリング法）を創出することを目的とする。さらに本法を用いて、従来の総タンパク質を対象としたプロテオーム解析では捉えることが困難であった摂動によって誘導される分オーダーの翻訳応答をモニターし、翻訳レベルでの迅速なタンパク質合成制御機構を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、質量分析装置を用いてリボソーム上で合成されている新生ポリペプチド鎖を大規模にプロファイルするテクノロジー(Uchiyama et al., bioRxiv 2021, pSNAP法: Puromycin- and SILAC-labeling based Nascent Polypeptidome Profilng）と（Uchiyama et al., J. Biochem. 2020, OPP-SILAC法)を開発した。さらに本法を用いて、従来の総タンパク質を対象としたプロテオーム解析では捉えることが困難であった摂動によって誘導される分オーダーの翻訳応答をモニターし、翻訳レベルでの迅速なタンパク質合成制御機構を明らかにした。具体的には、LPSで刺激したマクロファージ細胞の翻訳応答やマウス初代神経細胞の分化過程での翻訳応答を明らかにした。本法は従来よりも安価、簡便（化学標識やリボソームの精製を必要としない）、新生タンパク質と非特異タンパク質を区別することが可能といった特長を有する。今後は、開発した手法を用いてin vivoやex vivoでの翻訳応答を捉えることが可能な技術に拡張していく予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cyclin J-CDK complexes limit innate immune responses by reducing proinflammatory changes in macrophage metabolism (2022)
  • Author(s): Chong Yee Kien、Tartey Sarang、Yoshikawa Yuki、Imami Koshi、Li Songling、Yoshinaga Masanori、Hirabayashi Ai、Liu Guohao、Vandenbon Alexis、Hia Fabian、Uehata Takuya、Mino Takashi、Suzuki Yutaka、Noda Takeshi、Ferrandon Dominique、Standley Daron M.、Ishihama Yasushi、Takeuchi Osamu
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 15 Issue: 729 Pages: 1-19
  • DOI: 10.1126/scisignal.abm5011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ABIN1 is a signal‐induced autophagy receptor that attenuates NF‐κB activation by recognizing linear ubiquitin chains (2022)
  • Author(s): Shinkawa Y, Imami K, Fuseya Y, Sasaki K, Ohmura K, Ishihama Y, Morinobu A, Iwai K.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: In press Issue: 9 Pages: 1147-1164
  • DOI: 10.1002/1873-3468.14323
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel Roles of Small Extracellular Vesicles in Regulating the Quiescence and Proliferation of Neural Stem Cells (2021)
  • Author(s): Zhang Jingtian、Uchiyama Junki、Imami Koshi、Ishihama Yasushi、Kageyama Ryoichiro、Kobayashi Taeko
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 9
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.762293
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Biotinylation-based proximity labelling proteomics: basics, applications and technical considerations (2021)
  • Author(s): Niinae Tomoya、Ishihama Yasushi、Imami Koshi
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 170 Issue: 5 Pages: 569-576
  • DOI: 10.1093/jb/mvab123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Combinatorial analysis of translation dynamics reveals eIF2 dependence of translation initiation at near-cognate codons (2021)
  • Author(s): Ichihara Kazuya、Matsumoto Akinobu、Nishida Hiroshi、Kito Yuki、Shimizu Hideyuki、Shichino Yuichi、Iwasaki Shintaro、Imami Koshi、Ishihama Yasushi、Nakayama Keiichi I
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 49 Issue: 13 Pages: 7298-7317
  • DOI: 10.1093/nar/gkab549
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of Endogenous Kinase Substrates by Proximity Labeling Combined with Kinase Perturbation and Phosphorylation Motifs. (2021)
  • Author(s): Niinae T, Imami K, Sugiyama N, Ishihama Y.
  • Journal Title: Mol Cell Proteomics Volume: 20 Pages: 100119-100119
  • DOI: 10.1016/j.mcpro.2021.100119
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Escherichia coli S2P intramembrane protease RseP regulates ferric citrate uptake by cleaving the sigma factor regulator FecR (2021)
  • Author(s): Yokoyama Tatsuhiko、Niinae Tomoya、Tsumagari Kazuya、Imami Koshi、Ishihama Yasushi、Hizukuri Yohei、Akiyama Yoshinori
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 296 Pages: 100673-100673
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.100673
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protein Synthesis in the Developing Neocortex at Near-Atomic Resolution Reveals Ebp1-Mediated Neuronal Proteostasis at the 60S Tunnel Exit (2021)
  • Author(s): Kraushar M、Krupp F、Harnett D、Turko P、Ambrozkiewicz M、Sprink T、Imami K、Gnnigmann M、Zinnall U、Vieira-Vieira C、Schaub T、Mnster-Wandowski A、Brger J、Borisova E、Yamamoto H、Rasin M-R、Ohler U、Beule D、Mielke T、Tarabykin V、Landthaler M、Kramer G、Vida I、Selbach M、Spahn C
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 81 Issue: 2 Pages: 304-322.e16
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2020.11.037
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] pSNAP: Proteome-wide analysis of elongating nascent polypeptide chains (2021)
  • Author(s): Uchiyama Junki、Roy Rohini、Wang Dan Ohtan、Morikawa Kazuya、Kawahara Yuka、Iwasaki Mio、Yoshino Chiaki、Mishima Yuichiro、Ishihama Yasushi、Imami Koshi
  • Journal Title: bioRxiv Volume: online
  • DOI: 10.1101/2021.09.22.461445
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Monitoring mitochondrial translation by pulse SILAC (2021)
  • Author(s): Imami Koshi、Selbach Matthias、Ishihama Yasushi
  • Journal Title: bioRxiv Volume: online
  • DOI: 10.1101/2021.01.31.428997
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A critical period of translational control during brain development at codon resolution (2021)
  • Author(s): Harnett Dermot、Ambrozkiewicz Mateusz C.、Zinnall Ulrike、Rusanova Alexandra、Borisova Ekaterina、Dannenberg Rike、Imami Koshi、M?nster-Wandowski Agnieszka、Fauler Beatrix、Mielke Thorsten、Selbach Matthias、Landthaler Markus、Spahn Christian M.T.、Tarabykin Victor、Ohler Uwe、Kraushar Matthew L.
  • Journal Title: bioRiv Volume: online
  • DOI: 10.1101/2021.06.23.449626
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantitative nascent proteome profiling by dual-pulse labelling with O-propargyl-puromycin and stable isotope-labelled amino acids (2020)
  • Author(s): Uchiyama Junki、Ishihama Yasushi、Imami Koshi
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 169 Issue: 2 Pages: 227-236
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa104
  • NAID: 40022513821
  • Peer Reviewed
• [Presentation] "Dissecting co-translational regulation by in-depth analysis of elongating nascent polypeptide chains" (2021)
  • Author(s): Koshi Imami, Junki Uchiyama, Roy Rohini, Dan Ohtan Wang, Yuichiro Mishima, Yasushi Ishihama
  • Organizer: 10th Asia-Oceania Human Proteome Organization Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 翻訳制御のプロテオミクス (2021)
  • Author(s): 今見考志
  • Organizer: 第6回日本医用マススペクトル学会西部会
  • Invited
• [Presentation] 新生ポリペプチド鎖オミクスによる共翻訳修飾解析 (2021)
  • Author(s): 今見考志, 内山純貴、Roy Rohini, 王丹、三嶋雄一郎、石濱泰
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2021年大会
  • Invited
• [Presentation] N末端プロテオミクスによる新規翻訳開始点の同定 (2021)
  • Author(s): 西田 紘士、今見 考志、石濱 泰
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2021年大会
  • Invited
• [Presentation] Nascent proteome matters (2021)
  • Author(s): Koshi Imami
  • Organizer: RIKEN IMS seminar
  • Invited
• [Presentation] 細胞外小胞の動態を捉えるプロテオミクス基盤技術 (2021)
  • Author(s): 今見考志
  • Organizer: 第94回日本生化学大会
• [Presentation] 細胞外小胞の動態を包括的に捉えるプロテオミクス基盤技術の開発 (2021)
  • Author(s): 今見考志
  • Organizer: 第15回日本臨床ストレス応答学会
  • Invited
• [Presentation] pSNAP: 新生ポリペプチド鎖プロテオミクス (2021)
  • Author(s): 今見考志
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] Proteomic technologies to monitor the cellular dynamics and responses induced by extracellular vesicles (2020)
  • Author(s): Koshi Imami
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
  • Int'l Joint Research / Invited