マルチ翻訳後修飾プロテオミクスによる代謝・転写システムの大規模解析

• Project Area: Crosstalk of transcriptional control and energy pathways by hub metabolites
• Project/Area Number: 24116513
• 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: 石濱 泰 京都大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30439244)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2013: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2012: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 翻訳後修飾 / プロテオーム / 代謝 / 転写因子

Research Abstract

独自のリン酸化プロテオーム解析システムにアセチル化等の修飾を加えたマルチ翻訳後修飾プロテオーム計測システムを確立する。転写制御タンパク群および代謝酵素群にフォーカスした試料前処理法の開発と併せ、代謝および転写システムをマルチ翻訳後修飾の観点
から俯瞰する大規模計測システムを確立し、既知情報にとらわれない不偏的マルチ翻訳後修飾発見研究を行い、代謝および転写システムにおける翻訳後修飾タンパク質の分子基盤を明らかにすることを目的とする。リン酸化については、前年度に開発した化学的濃縮と抗体による濃縮を組み合わせたチロシンリン酸化プロテオミクスをさらに進め、化学的濃縮、チロシンキナーゼを用いた人工タグ導入およびチロシンリン酸化ペプチド濃縮をおこなう方法を確立した。前年度の方法と組み合わせることにより、定量感度が数10倍上昇することが分かった。また、リン酸化タンパク質含量の低いバクテリアのリン酸化プロテオミクスをさらに進め、大腸菌、枯草菌およびK. pneumoniaの大規模解析を行い、世界最大のバクテリアリン酸化プロテオームマップを完成させた。アセチル化について、抗体を用いずに細胞内アセチル化ペプチドを濃縮するDAPE(DeAcetylated Peptide Enrichment法を開発した。DAPE法では細胞抽出タンパク試料のトリプシン消化ペプチドに対し、全アミノ基を化学変換した後、任意のKDACで脱アセチル化したペプチドを濃縮するというものである。配列特異的なKDAC（SIRT1, HDAC2, HDAC6)により計800種以上のアセチル化サイトが同定されたが、オーバーラップしていたのはわずか27サイトのみであり、これらKDACはそれぞれ明らかに異なる配列依存性を持つことが示された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Hydrophilic Interaction Chromatography Using Meter-scale Monolithic Silica Capillary Column for Proteomics LC-MS. (2014)
  • Author(s): Horie K, Kamakura T, Ikegami T, Wakabayashi M, Kato T, Tanaka N, Ishihama Y.
  • Journal Title: Anal Chem Volume: 86 Issue: 8 Pages: 3817-24
  • DOI: 10.1021/ac4038625
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of colorectal cancer biomarker candidates by membrane proteomic analysisand subsequent verification using selected reaction monitoring and tissue microarrayanalysis (2014)
  • Author(s): Kume H, Muraoka S, Kuga T, Adachi J, Narumi R, Watanabe S, Kuwano M, Kodera Y, Matsushita K, Fukuoka J, Masuda T, Ishihama Y, Matsubara H, Nomura F, Tomonaga T.
  • Journal Title: Mol Cell Proteomics. Volume: M113 Issue: 6 Pages: 37093-37093
  • DOI: 10.1074/mcp.m113.037093
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitation of Cellular Phosphorylation Dynamics by Phosphoproteomics Approaches (2014)
  • Author(s): Ishihama Y, Imami K
  • Journal Title: YAKUGAKU ZASSHI Volume: 134 Issue: 4 Pages: 521-527
  • DOI: 10.1248/yakushi.13-00251-4
  • NAID: 130003391200
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p38-Mediated phosphorylation of Eps15 endocytic adaptor protein. (2014)
  • Author(s): Zhou Y., Tanaka T., Sugiyama N., Yokoyama S., Kawasaki Y., Sakuma T., Ishihama Y., Saiki I., and Sakurai H.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 588 Issue: 1 Pages: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.11.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of endocytic vesicle fusion by Plk1-mediated phosphorylation of vimentin during mitosis. (2014)
  • Author(s): Ikawa, K.
  • Journal Title: Cell Cycle Volume: 13 Issue: 1 Pages: 126-137
  • DOI: 10.4161/cc.26866
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estrogen response element-GFP (ERE-GFP) introduced MCF-7 cells demonstrated the coexistence of multiple estrogen- deprivation resistant mechanisms (2014)
  • Author(s): Fujiki N, Konno H, Kaneko Y, Gohno T, Hanamura T, Imami K, Ishihama Y, Nakanishi K, Niwa T, Seino Y, Yamaguchi Y, Hayashi S
  • Journal Title: J. Steriod Biochem. Mol. Biol. Volume: 139 Pages: 61-72
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2013.08.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphoproteome Analysis of Formalin-Fixed and Paraffin- Embedded Tissue Sections Mounted on Microscope Slides (2013)
  • Author(s): Masaki Wakabayashi, Hiroki Yoshihara, Takeshi Masuda, Mai Tsukahara, Naoyuki Sugiyama, and Yasushi Ishihama
  • Journal Title: Journal of Proteome research Volume: 13 Issue: 2 Pages: 915-924
  • DOI: 10.1021/pr400960r
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atg38 is required for autophagy-specific phosphatidylinositol 3-kinase complex integrity (2013)
  • Author(s): Araki Y, Ku W-C, Akioka M, May AI, Hayashi Y, Arisaka F, Ishihama Y, Ohsumi Y.
  • Journal Title: J. Cell Biol Volume: 203(2) Issue: 2 Pages: 299-313
  • DOI: 10.1083/jcb.201304123
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetics and Phosphoproteomics Reveal a Protein Phosphorylation Network in the Abscisic Acid Signaling Pathway in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • Author(s): Umezawa T, Sugiyama N, Takahashi F, Anderson JC, Ishihama Y, Peck SC, Shinozaki K.
  • Journal Title: Sci Signal. Volume: 6 Issue: 270
  • DOI: 10.1126/scisignal.2003509
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid and deep profiling of human induced pluripotent stem cell proteome by one-shot nanoLC-MS/MS analysis with meter-scale monolithic silica columns (2013)
  • Author(s): 山名涼太、岩崎未央、若林真樹、中川誠人、山中伸弥、石濱泰
  • Journal Title: Journal of Proteome Research Volume: 12 Issue: 1 Pages: 214-221
  • DOI: 10.1021/pr300837u
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolomic profiling of lung and prostate tumor tissues by capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry (2013)
  • Author(s): Kami, K.; Fujimori, T.; Sato, H.; Sato, M.; Yamamoto, H.; Ohashi, Y.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y..; Onozuka, H.; Ochiai, A.; Esumi, H.; Soga, T.; Tomita, M.
  • Journal Title: Metabolomics Volume: 9 (2) Issue: 2 Pages: 444-453
  • DOI: 10.1007/s11306-012-0452-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global microRNA elevation by inducible Exportin 5 regulates cell cycle entry. (2013)
  • Author(s): Iwasaki YW, Kiga K, Kayo H, Fukuda-Yuzawa Y, Weise J, Inada T, Tomita M, Ishihama Y, Fukao T.
  • Journal Title: RNA Volume: 19(4) Pages: 490-7
• [Journal Article] LATS1/WARTS phosphorylates MYPT1 to counteract PLK1 and regulate mammalian mitotic progression (2012)
  • Author(s): Chiyoda, T.
  • Journal Title: J Cell Biol Volume: 197 Issue: 5 Pages: 625-41
  • DOI: 10.1083/jcb.201110110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Short-chain fatty acid receptor GPR41-mediated activation of sympathetic neurons involves synapsin 2b phosphorylation (2012)
  • Author(s): Daisuke Inoue
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 586 Issue: 10 Pages: 1547-54
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.04.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analytical strategies for shotgun phosphoproteomics : status and prospects (2012)
  • Author(s): Haruna Imamura, Masaki Wakabayashi, Yasushi Ishihama
  • Journal Title: Seminars in Cell and Developmental Biology Volume: 23(8) Issue: 8 Pages: 836-42
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2012.05.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of a Microscale Phosphoproteomics System with High Sensitivity (2012)
  • Author(s): Masuda T, Ishihama Y
  • Journal Title: BUNSEKI KAGAKU Volume: 61 Issue: 6 Pages: 459-467
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.61.459
  • NAID: 10030436721
  • ISSN: 0525-1931
• [Journal Article] Mass spectrum sequential subtraction speeds up searching large peptide MS/MS spectra datasets against large nucleotide databases for proteogenomics. (2012)
  • Author(s): Helmy, M.; Sugiyama, N.; Tomita, M.; Ishihama, Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 17 Issue: 8 Pages: 633-44
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01615.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nestin Protein Is Phosphorylated in Adult Neural Stem/Progenitor Cells and Not Endothelial Progenitor Cells (2012)
  • Author(s): Jun Namiki, Sayuri Suzuki, Takeshi Masuda, Yasushi Ishihama, Hideyuki Okano
  • Journal Title: Stem Cells International Volume: 2012 Pages: 430138-430138
  • DOI: 10.1155/2012/430138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temporal Profiling of Lapatinib-suppressed Phosphorylation Signals in EGFR/HER2 Pathways (2012)
  • Author(s): Koshi Imami, Naoyuki Sugiyama, Haruna Imamura, Masaki Wakabayashi, Masaru Tomita, Masatoshi Taniguchi, Takayuki Ueno, Masakazu Toi, Yasushi Ishihama
  • Journal Title: Molecular and Cellular Proteomics Volume: 11 Issue: 12 Pages: 1741-1757
  • DOI: 10.1074/mcp.m112.019919
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphoproteomic analysis of Rhodopseudomonas palustris reveals the role of pyruvate phosphate dikinase phosphorylation in lipid production (2012)
  • Author(s): Hu, C. W.; Lin, M. H.; Huang, H. C.; Ku, W. C.; Yi, T. H.; Tsai, C. F.; Chen, Y. J.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y.; Juan, H. F.; Wu, S. H
  • Journal Title: J. Proteome Res. Volume: 11 Issue: 11 Pages: 5362-75
  • DOI: 10.1021/pr300582p
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In-depth Membrane Proteomic Study of Breast Cancer Tissues for the Generation of a Chromosome-based Protein List (2012)
  • Author(s): Muraoka S, Kume H, Adachi J, Shiromizu T, Watanabe S, Masuda T, Ishihama Y, Tomonaga T
  • Journal Title: J Proteome Res Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 208-13
  • DOI: 10.1021/pr300824m
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PINK1-mediated phosphorylation of the Parkin ubiquitin-like domain primes mitochondrial translocation of Parkin and regulates mitophagy (2012)
  • Author(s): Kahori Shiba-Fukushima
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1002-1002
  • DOI: 10.1038/srep01002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 定量的リン酸化プロテオミクスによる標的パスウェイのリン酸化動態解析 (2014)
  • Author(s): 矢崎達也, 高木俊輔, 若林真樹, 杉山直幸, 石濱泰
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本）
• [Presentation] 定量的リン酸化プロテオミクスを用いた分子標的薬プロファイリング (2013)
  • Author(s): 林侑生; 市原駿; 小椋麻由; 吉田繁治; 若林真樹; 杉山直幸; 石濱泰
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] リン酸化プロテオミクスを用いた細胞内リン酸化ネットワークの解明 (2013)
  • Author(s): 石濱泰
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] メートル長シリカモノリスカラムを用いたヒトプロテオームLC-MS解析 (2013)
  • Author(s): 市原駿, 山本有希子, 山名涼太, 岩崎未央, 若林真樹, 石濱泰
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] Illuminating human complete proteome by in-depth proteogenomics approaches (2013)
  • Author(s): Y. Ishihama
  • Organizer: 2013 PGM21-KSBMB joint symposium on multi-omics in medicine
  • Place of Presentation: High1 resort (韓国）
  • Year and Date: 2013-01-15
• [Presentation] アセチル化プロテオミクスのためのリジンアセチル化ペプチド濃縮法の開発 (2013)
  • Author(s): 橋本貴行, 若林真樹, 杉山直幸,石濱泰
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫）
• [Presentation] Enhanced Phosphopeptide Identification in Escherichia Coli by Stepwise Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography with Elevated Sample Loading Capacity (2013)
  • Author(s): M.-H. Lin, S. Takagi, M. Wakabayashi, N. Sugiyama, and Y. Ishihama
  • Organizer: HUPO 12th Annual World Congress
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
• [Presentation] Novel Strategy for Lysine Acetylation Discovery Without Using Immunoprecipitation (2013)
  • Author(s): T. Hashimoto, M. Wakabayashi, N. Sugiyama, and Y. Ishihama
  • Organizer: HUPO 12th Annual World Congress
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
• [Presentation] Illuminating cellular phosphorylation through one-shot phosphoproteomics (2013)
  • Author(s): Y. Ishihama
  • Organizer: Gordon Research Conference, Posttranslational Modification Networks
  • Place of Presentation: The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
  • Invited
• [Presentation] プロテインキナーゼの基質認識要素に関わる計算的および実験的プロファイリング (2012)
  • Author(s): 今村春菜, 杉山直幸, 若林真樹, 石濱泰
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] 化学的チロシンリン酸化ペプチド濃縮法の開発とリン酸化プロテオーム変動解析への応用 (2012)
  • Author(s): 吉田繁治, 辜韋智, 杉山直幸, 若林真樹, 中野実, 石濱泰
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] 高深化する細胞内リン酸化ネットワーク (2012)
  • Author(s): 石濱泰
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] メートル長モノリスシリカカラムを用いたヒトiPS細胞プロテオーム解析 (2012)
  • Author(s): 山名涼太, 岩崎未央, 若林真樹, 中川誠人, 山中伸弥, 石濱泰
  • Organizer: 第32回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所関西センター（大阪）
  • Year and Date: 2012-11-07
• [Presentation] Ultra High Resolution Chromatography to Extend Phosphoproteome World (2012)
  • Author(s): Y. Ishihama
  • Organizer: 28th International Symposium on MicroScale Bioseparations and Analyses (MSB2012)
  • Place of Presentation: Renaissance Shanghai Pudong Hotel (Shanghai, China)
  • Year and Date: 2012-10-21
• [Presentation] Profiling of Human Kinome using in vitro Kinase Assay in combinatino with Quantitative Phosphoproteomics (2012)
  • Author(s): N. Sugiyama, M. Gouda, H. Imamura, M. Tomita, Y. Ishihama
  • Organizer: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] Pyruvate Phosphate Dikinase Phosphorylation Increases Lipid Production in Rhodopseudomonas palustris: a Phosphoproteomic Analysis (2012)
  • Author(s): C.-W. Hu, M.-H. Lin, T.-H. Yi, H.-C. Huang, W.-C. Ku, C.-F. Tsai, Y.-J. Chen, N. Sugiyama, Y. Ishihama, H.-F. Juan, S.-H. Wu
  • Organizer: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] In-depth human proteome analysis by one-shot LC-MS/MS with meter-scale monolithic silica capillary columns (2012)
  • Author(s): Iwasaki, M.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Tanaka, N.; Ishihama, Y.
  • Organizer: 19th International Mass Spectrometry Conference
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] Toward complete coverage of human proteome by one-shot LC-MS/MS with meter-scale monolithic silica capillary columns (2012)
  • Author(s): Iwasaki, M.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Tanaka, M.; Ishihama, Y.
  • Organizer: HUPO 11th Annual World Congress
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • Year and Date: 2012-09-09
• [Presentation] A Phosphoproteomics Survey of Protein Kinase Specificity with in vitro Kinase Assay (2012)
  • Author(s): Imamura, H.; Wakabayashi, M.; Sugiyama, N.; Ishihama, Y
  • Organizer: HUPO 11th Annual World Congress
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • Year and Date: 2012-09-09
• [Presentation] メートル長モノリス型シリカカラムを用いたヒトiPS細胞プロテオームの発現プロファイル解析 (2012)
  • Author(s): 山名涼太; 岩崎未央; 若林真樹; 中川誠人; 山中伸弥; 石濱泰
  • Organizer: 第25回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学薬学部（東京）
  • Year and Date: 2012-08-08
• [Presentation] 拡がる細胞内リン酸化ワールド (2012)
  • Author(s): 石濱泰
  • Organizer: 第10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
  • Place of Presentation: ホテル平安の森京都（京都）
  • Year and Date: 2012-08-06
• [Presentation] 化学選択的濃縮法を用いるリン酸化チロシンを標的としたプロテオーム解析 (2012)
  • Author(s): 吉田繁治; 辜韋智; 杉山直幸; 若林真樹; 中野実; 石濱泰
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2012年会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京)
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] LC-MS/MSによるプロテインキナーゼ-基質認識因子の検証 (2012)
  • Author(s): 今村春菜; 杉山直幸; 若林真樹; 石濱泰
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2012年会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京)
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] Illuminating Cellular Phosphorylation Network through Quantitative Phosphoproteomics (2012)
  • Author(s): Y. Ishihama
  • Organizer: IPR International Symposium 2012#8211;Toward the Molecular Comprehension of Life System
  • Place of Presentation: 千里阪急ホテル（大阪）