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2015 Fiscal Year Research-status Report

『分子カルテ』:タンパク質を生体内イベントの記録媒体と考える網羅的修飾解析

Research Project

Project/Area Number 15K14935
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大江 知行  東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (10203712)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 李 宣和  東北大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (60519776)
佐藤 涼  東北大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (20757166)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords化学修飾 / 分子カルテ / 質量分析 / プロテオミクス / アルブミン / ケラチン / ヘモグロビン
Outline of Annual Research Achievements

タンパク質は、病態等の生理的・化学的ストレスにより様々な化学修飾(酸化、糖化、脂質化など)を受ける。更にその修飾は、酵素的な修飾と同様、高次構造・活性変化を惹起し、病態への関与が示唆される。先に申請者らは、タンパク質の網羅的発現解析である『プロテオミクス』と同様、病因タンパク質中のアミノ酸の化学修飾を網羅的・徹底的に解析する『化学修飾オミクス』が、効率的バイオマーカー探索に有効な事を提唱し、そのコンセプトを確認した。本研究では、修飾の標的となり易い主要タンパク質を『生体内イベントの記録媒体=分子カルテ』とした化学修飾解析法構築を目的とし、以下の研究実績を得た。
【アルブミン上の網羅的化学修飾解析法】血清タンパク質の6割を占めるアルブミン上の化学修飾を、網羅的かつ徹底的に解析する方法論を開発した。また、差異解析とMS/MS情報を用いた解析の効率化も達成した。また別途、Cys34-グルタチオン、システイン付加体、薬物-付加体分析の基礎的知見を得た。
【ヘモグロビン上の網羅的化学修飾解析法】主要修飾(酸化、ニトロ化、糖化、脂質化)をターゲットとした感度・選択性に優れるスクリーニング系を同様に構築した。
【ケラチン上の網羅的化学修飾解析法】皮膚状態評価法として、表皮タンパク質のケラチン上の化学修飾を、テープストリッピングによる非侵襲的サンプリングと簡便な精製法を組合せたLC/ESI-SRM/MS法を開発した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

【アルブミン上の網羅的化学修飾解析法】既報のMALDI-TOF/MS法(Goto, Murata, Lee, Oe, 2013, Anal. Bioanal. Chem. , 405, 7383-7395)の効率化を目的に、LC/ESI-MS/MSによる方法論を以下構築した:イムノアフィニティー抽出、異なる消化酵素(トリプシン、Glu-C)・検出モード(正負イオン)、LC分離モード(逆相分配、親水性相互作用)の併用、差異解析ソフト・MS/MSデータの利用。その結果、修飾解析の効率化・信頼性の向上が可能であった。本法により、ヒト正常血漿試料から,36箇所のアミノ酸上に、7種の修飾を同定した(Goto, Kudo, Lee, Oe, 2015, Bunseki Kagaku, 64, 653-659 )。また、RedOxタンパク質としての評価を目的としたCys34-グルタチオン、システイン付加体の分析法、薬物修飾体スクリーニング系開発を目的に、基礎的な知見を得た。。
【ヘモグロビン上の網羅的化学修飾解析法】主要修飾(酸化、ニトロ化、脂質化、糖化)をターゲットとした感度・選択性に優れるスクリーニング系の構築を目的に、LC/ESI-SRM/MS法を以下構築した:モデル修飾体の調製と構造解析、主要生成物のSRM条件の最適化。本法により、主要な修飾の高感度なスクリーニングが可能となった(Kojima, Lee, Oe, Anal. Bioanal. Chem., 投稿中)。
【ケラチン上の網羅的化学修飾解析法】表皮タンパク質ケラチン上の化学修飾を、テープストリッピングによる非侵襲的サンプリングと簡便な精製法を組合せたLC/ESI-SRM/MS法を以下開発した:紫外線照射により時間異存的に増加する酸化メチオニンの同定、酸化メチオニンを含むペプチドのSRM条件の最適化。本法により、紫外線による皮膚ダメージを定量的に評価する事が可能となった(Lee, Matsushima, Miyamoto, Oe, 2016, J. Proteomics, 133, 54-65; Lee, Matsushima, Miyamoto, Oe, 2016, Data in Brief, 7, 100-106)。

Strategy for Future Research Activity

【アルブミン化学修飾オミクス】
<目的>年代別、喫煙/非喫煙血清、生活習慣と化学修飾との関連を把握する。<方法>健常人ボランティアの年代別(20、30、40、50代)の喫煙・非喫煙、生活習慣ごとに血清を上記分析法で測定する(各群、n=5)。および患者血清(高血圧、糖尿病など市販のもの)。LC/ESI-MS/MSにより、標的化学修飾の消長を対照群ごとに解析する。
【生体試料からのケラチン化学修飾オミクス】
<目的>病態と化学修飾との関連を把握する。<方法>アレルギー性皮膚炎患者と健常人の表皮試料を得、測定する(各群、n=5)。LC/ESI-SRM/MSにより、標的酸化修飾の消長を対照群ごとに解析する。

  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Oxidative stress-mediated N-terminal protein modifications and MS-based approaches for N-terminal proteomics2016

    • Author(s)
      Seon Hwa LEE and Tomoyuki OE
    • Journal Title

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      Volume: 31 Pages: 27-34

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2015.12.002

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] UV irradiation-induced methionine oxidation in human skin keratins: Mass spectrometry-based non-invasive proteomic analysis.2016

    • Author(s)
      Seon Hwa LEE, Keita MATSUSHIMA, Kohei MIYAMOTO, and Tomoyuki OE
    • Journal Title

      Journal of Proteomics

      Volume: 133 Pages: 54-65

    • DOI

      10.1016/j.jprot.2015.11.026

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass spectrometry data from proteomic analysis of human skin keratins after exposure to UV radiation.2016

    • Author(s)
      Seon Hwa LEE, Keita MATSUSHIMA, Kohei MIYAMOTO, and Tomoyuki OE
    • Journal Title

      Data in Brief

      Volume: 7 Pages: 100-106

    • DOI

      10.1016/j.dib.2016.02.008

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient strategy for screening chemical modifications on human serum albumin: Use of LC/MS/MS and differential analysis software2015

    • Author(s)
      Takaaki GOTO, Yuta KUDO, Seon Hwa LEE, and Tomoyuki OE
    • Journal Title

      Bunseki Kagaku

      Volume: 64 Pages: 653-659

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.64.653

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 血清アルブミン上の網羅的化学修飾解析を目的とした LC/MS/MS 手法の開発2015

    • Author(s)
      工藤裕太、後藤貴章、李 宣和、大江知行
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第5回学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都文京区
    • Year and Date
      2015-12-07 – 2015-12-07
  • [Presentation] Novel oxidative N-terminal modifications to bioactive peptides2015

    • Author(s)
      Seon Hwa LEE、Tomoyuki OE
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第5回学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都文京区
    • Year and Date
      2015-12-07 – 2015-12-07
  • [Presentation] MS-based proteomic analysis of chemical modifications in human skin keratins2015

    • Author(s)
      廣嶋佑亮、松島慶太、李宣和、大江知行
    • Organizer
      第54回日本薬学会東北支部大会
    • Place of Presentation
      岩手県矢巾町
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-26
  • [Presentation] 毛髪中ケラチンの化学修飾解析を目的とした酵素消化に関する研究2015

    • Author(s)
      渡會理穂、佐藤涼、李宣和、大江知行
    • Organizer
      第54回日本薬学会東北支部大会
    • Place of Presentation
      岩手県矢巾町
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-26
  • [Presentation] タンパク質の化学修飾解析を基盤としたバイオマーカー研究2015

    • Author(s)
      大江知行
    • Organizer
      第59回日本薬学会関東支部大会
    • Place of Presentation
      船橋市
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-12
    • Invited
  • [Presentation] 生体高分子の化学修飾解析:バイオマーカー研究と毒性学研究の接点2015

    • Author(s)
      大江知行
    • Organizer
      第42回日本毒性学会学術年会
    • Place of Presentation
      金沢市
    • Year and Date
      2015-06-29 – 2015-07-01
    • Invited
  • [Remarks] 東北大学研究者紹介(大江知行)

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/4c4f82fe08ba4b967929dec143f0c259.html

  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~bunseki/bunseki.html

URL: 

Published: 2017-01-06  

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