Dissecting the co-translational modifications by quantitative proteomics

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43060:System genome science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2022-2023); Kyoto University (2020-2021)
• Principal Investigator: Imami Koshi 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, ユニットリーダー (30528344)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: プロテオミクス / 翻訳修飾 / リボソーム / リン酸化 / アセチル化

Outline of Final Research Achievements

By combining a pSNAP for nascent polypeptidome (Uchiyama & Imami* et al., iScience 2022) and the pulse SILAC method (Imami* et al., J. Biol. Chem. 2023) with biochemical enrichment techniques for modified peptides, we were able to systematically identify co-translational modifications such as phosphorylation, acetylation, and myristoylation. First, by combining liquid-liquid extraction with an unconventional LC gradient, we established a technique to global characterize N-myristoylation (Tsumagari & Imami* et al., Mol. Cell. Proteomics 2023). Furthermore, we established a simple pipette tip-based method for N-terminal (acetylation) enrichment (Morikawa et al., bioRxiv 2023, under revision). We found that phosphorylation and acetylation of nascent proteins regulate the stability of these nascent proteins (unpublished). This study will contribute to understanding the functional significance of these modifications of nascent proteins.

Free Research Field

プロテオミクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの生化学やプロテオミクスでは細胞内の総タンパク質を対象として翻訳後修飾を調べることが主流であった。一方、本研究では翻訳途中の新生ポリペプチド鎖や翻訳直後の新生タンパク質を単離して、共翻訳修飾を系統的かつ大規模に解析した。新生タンパク質に選択的に起きる修飾が想像していた以上に多く、それはタンパク質を安定化したり分解に導いたりと様々な機能的意義をもつことを本研究により見出した。これは基礎生物学への理解に貢献するものである。