多階層オミクス動態解析に基づく代謝制御システム解明

• Project Area: Crosstalk of transcriptional control and energy pathways by hub metabolites
• Project/Area Number: 26116721
• 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 代謝 / 定量プロテオーム / メタボローム

Outline of Annual Research Achievements

生命が恒常性を維持するために日々営まれている代謝反応は普遍的である一方で、細胞の状態あるいは外部環境に応じて、新たな代謝定常状態にシフトするダイナミクスを持ち合わせている。これは代謝経路が細胞内シグナル伝達や転写などの細胞内イベントと密接に連動して制御されていることを意味するが、その全貌は謎に包まれている。代謝ネットワークの動作原理理解のためには、様々な摂動条件下での代謝ネットワークの動的挙動を追跡する必要がある。
本研究課題では、申請者らが独自に開発した超高感度タンパク質定量法を、特にスループットの面から改良し、高速に全ての代謝酵素を一斉絶対定量ができるようなプラットフォームへと発展させる。さらにこの計測システムおよび各種オミクス計測法を併用して、低酸素や栄養飢餓に対する代謝経路の応答を詳細な時系列データとして取得（トランスオミクス解析）し、得られたデータに基づく数理解析等によって、代謝経路とそれを制御する細胞内ネットワークの接点解明を目指す。
平成27年度は、膨大なMRMクロマトグラムから高精度で目的ピークを抽出できるアルゴリズムを開発し、それを実装したソフトウェアを作成することで、情報処理のスループットを１０倍以上に向上させた。また、様々な細胞に環境要因の摂動（低酸素や栄養飢餓など）を与え、代謝ネットワークの応答を多階層（酵素量やリン酸化、さらには代謝物量など）に渡り計測した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [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 KI, Nakayama T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 7 Pages: 11289
  • DOI: DOI: 10.1038/ncomms11289
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of low-abundance proteins in serum via the isolation of HSP72 complexes. (2016)
  • Author(s): Tanaka M, Shiota M, Nakao T, Uemura R, Nishi S, Ohkawa Y, Matsumoto M, Yamaguchi M, Osada-Oka M, Inagaki A, Takahashi K, Nakayama KI, Gi M, Izumi Y, Miura K, Iwao H.
  • Journal Title: J Proteomics. Volume: 136 Pages: 214-221
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2016.01.008.
  • 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 Pages: 172-176.e1
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2015.11.011.
  • Peer Reviewed
• [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 Pages: 394-406
  • DOI: 10.1128/MCB.00809-15.
  • Peer Reviewed
• [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 Pages: 35
  • DOI: 10.1186/s13072-015-0027-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reconstruction of insulin signal flow from phosphoproteome and metabolome data. (2014)
  • Author(s): Yugi K, Kubota H, Toyoshima Y, Noguchi R, Kawata K, Komori Y, Uda S, Kunida K, Tomizawa Y, Funato Y, Miki H, Matsumoto M, Nakayama KI, Kashikura K, Endo K, Ikeda K, Soga T, Kuroda S.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 8(4) Pages: 1171-1183
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.021.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ZFP36L1 and ZFP36L2 control LDLR mRNA stability via the ERK-RSK pathway. (2014)
  • Author(s): Adachi S, Homoto M, Tanaka R, Hioki Y, Murakami H, Suga H, Matsumoto M, Nakayama KI, Hatta T, Iemura S, Natsume T.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 42(15) Pages: 10037-10049
  • DOI: 10.1093/nar/gku652.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fbw7 targets GATA3 through cyclin-dependent kinase 2-dependent proteolysis and contributes to regulation of T-cell development. (2014)
  • Author(s): Kitagawa K, Shibata K, Matsumoto A, Matsumoto M, Ohhata T, Nakayama KI, Niida H, Kitagawa M.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: 34(14) Pages: 2732-2744
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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 – 2015-12-04
• [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 – 2015-07-24
• [Presentation] 網羅的ターゲットプロテオミクスによるヒトプロテオーム定量マップの作成 (2014)
  • Author(s): 松本 雅記
  • Organizer: 日本プロテオーム学会年会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2014-07-17 – 2014-07-19
• [Presentation] リン酸化定量プロテオミクスによるシグナル伝達研究/ A study on signal-transduction by quantiative-phosphoprotoemics (2014)
  • Author(s): 松本 雅記、中津海 洋一、中山 敬一
  • Organizer: タンパク質科学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • Invited