2020 Fiscal Year Research-status Report
次世代プロテオミクスを用いた細胞老化代謝ネットワークの全体像の解明
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19K06543
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
押川 清孝 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (50380051)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞老化 / 代謝 / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
老化に伴い細胞は特殊な代謝状態を取ることが知られているが、これまで老化代謝を対象にした解析はあまり行われていない。そこでわれわれは独自に開発した次世代プロテオミクス技術（iMPAQTシステム）を駆使してがん遺伝子誘導老化過程で起こるタンパク質発現量変化を網羅的に追跡したところ、特定のアミノ酸生合成経路における大規模な代謝ネットワーク構造の変化（代謝リモデリング）が起きていることを見出している。
本研究課題では、３種類の老化誘導モデル（複製老化、酸化ストレス誘導老化、がん遺伝子誘導老化）を構築し、これら細胞老化における全代謝酵素の発現量情報を定量的に取得する。同時に代謝物量や転写産物量の計測により取得した情報を加えることで大規模定量情報として統合する。細胞老化で共通あるいは各種細胞老化で特徴的な代謝ネットワークを明らかにし、さらにその主因酵素を導き出す。最終的には、これら酵素の介入実験を行うことで老化制御の確認を行うことで、老化制御の分子機構の解明に貢献することを目的としている。
令和二年度は、樹立に成功した老化モデル細胞を用いて全代謝酵素関連タンパク質の情報基盤多重モニタリング法と転写産物量の計測を実施した。その結果、３種類の老化細胞に共通する代謝変動パターンや、各種老化細胞特異的な代謝ネットワークのリモデリングを見出すことに成功した。予備的実験で得られたがん遺伝子誘導老化過程での特定アミノ酸生合成経路の大規模な代謝ネットワーク構造の変化も再現良く検出できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和二年度は、前年度に樹立した老化モデル細胞を用いて全代謝酵素関連タンパク質の情報基盤多重モニタリング法を実施した。３種類の老化細胞ではDNA合成関連酵素の発現が減少していた。また、各種老化細胞特有の代謝ネットワークのリモデリングが生じていることも見出した。これらは転写産物量の計測結果とも一致した。現在、各種老化細胞の代謝ネットワークの主因となる代謝酵素の特定を進めているところである。よって本研究計画は順調に推移していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
３種の老化モデル細胞で全代謝酵素関連タンパク質の情報基盤多重モニタリング法と転写産物量の計測を行い、その結果、細胞老化に共通あるいは各種細胞老化に特徴的な代謝ネットワークを見出すことができた。今後は代謝ネットワークの主因酵素を特定および介入実験を行うことで老化制御の確認を行う。代謝酵素の変動により細胞老化を制御することができれば関連する代謝産物も老化制御に関わっている可能性があるため、代謝産物による介入実験も行う。
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| Causes of Carryover |
昨年度の所属研究機関の変更に伴い、研究設備の準備等に時間を要している。そのため本年度実施を予定していた、代謝物の網羅的定量解析およびトランスオミクスデータ統合実験を来年度以降に実施するように本研究計画を変更した。
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[Journal Article] A shift in glutamine nitrogen metabolism contributes to the malignant progression of cancer2020
Author(s)
Kodama, M. Oshikawa, K. Shimizu, H. Yoshioka, S. Takahashi, M. Izumi, Y. Bamba, T. Tateishi, C. Tomonaga, T. Matsumoto, M. Nakayama, K. I.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 11
Pages: 1320
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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