2021 Fiscal Year Annual Research Report
質量分析によるアミノ酸配列de novo決定のための新規手法開発
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20H03245
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| Research Institution | Toyama University of International Studies |
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Principal Investigator |
河野 信 富山国際大学, 現代社会学部, 准教授 (40470075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩崎 未央 京都大学, iPS細胞研究所, 特定助教 (10722811)
小林 大樹 新潟大学, 医歯学系, 助教 (20448517)
吉沢 明康 京都大学, 薬学研究科, 特定助教 (70551159)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 質量分析 / アミノ酸配列決定 / アミノ酸組成分析 / de novo sequencing |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、アミノ酸配列の配列データベースを用いない同定（de novo sequencing）を行うにあたって、通常はアルゴリズムを用いて（情報学的に）行われてきた配列候補の絞り込み（枝刈り）を、新規の実験系などから取得した物性情報などの実験情報に基づく枝刈りに替え、既存手法の問題点を回避した新規手法を開発することである。ただし本年度も昨年度に引き続き、「8.進捗状況」にも記載したようにCOVID-19蔓延の影響を受けて出張やオンサイトでの会合などがほぼ不可能で、オミクロン株の流行が一段落した年度末まで研究遂行が妨げられた。具体的には以下の項目を実施した。
・情報学的研究：de novo sequencingを行うためのアミノ酸配列seedの決定用に、短いアミノ酸配列（配列タグ）を機械学習で決定する方針を固め、機械学習を行うための準備を行った。
・情報学的研究：アミノ酸配列の絞り込み（枝刈り）を行うのに有効と思われる物性情報として、アミノ酸組成に加え、高速液体クロマトグラフィーの保持時間予測（近年深層学習の利用によって劇的な精度向上が見られた）を利用できる、と結論した。
・情報学的研究：昨年度に開発に着手した、本手法実装公開用のオープンソース・ソフトウェア・プラットフォーム（Mass++ ver.4）の開発を継続し、プラットフォーム部分のベータ版を公開した（本件は、本研究グループ以外との共同開発である）。
・実験的研究：複数の合成ペプチドに対して複数の酵素を用いて消化実験を行い、マススペクトルおよび液体クロマトグラフィーの保持時間情報の取得を行った。さらに、新手法の有用性を示すために既存のde novo検索ソフトによる検索を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度もCOVID-19の影響により、各大学に在籍している分担研究者の行き来が困難であった。また、世界的な半導体不足により、物品の調達が困難となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、引き続き以下の4項目（(1)は新規、(2)~(4)は継続）の開発を目指す。
(1) 短いペプチド配列（配列タグ）を同定する判定器を作製するための機械学習[情報系]
(2) ペプチド物性情報の取得手法確立[実験系/情報系] 特に、ペプチドの溶出時間に関してアミノ酸情報を利用した溶出時間予測を行う。
(3) ペプチド物性情報を併用した配列決定アルゴリズムの開発[情報系]
(4) ペプチド配列からタンパク質配列を再構成する手法の開発[実験系/情報系]
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[Journal Article] Universal Spectrum Identifier for mass spectra2021
Author(s)
Deutsch Eric W.、Perez-Riverol Yasset、Carver Jeremy、Kawano Shin、Mendoza Luis、Van Den Bossche Tim、Gabriels Ralf、Binz Pierre-Alain、Pullman Benjamin、Sun Zhi、Shofstahl Jim、Bittremieux Wout、Mak Tytus D.、Klein Joshua、Zhu Yunping、Lam Henry、Vizca?no Juan Antonio、Bandeira Nuno
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Journal Title
Nature Methods
Volume: 18
Pages: 768～770
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Proteomics Standards Initiatives ProForma 2.0 Unifying the encoding of Proteoforms and Peptidoforms2021
Author(s)
Richard D. LeDuc, Eric W. Deutsch, Pierre-Alain Binz, Ryan T. Fellers, Anthony J. Cesnik, Joshua A. Klein, Tim Van Den Bossche, Ralf Gabriels, Arshika Yalavarthi, Yasset Perez-Riverol, Jeremy Carver, Wout Bittremieux, Shin Kawano, Benjamin Pullman, Nuno Bandeira, Neil L. Kelleher, Paul M. Thomas, Juan Antonio Vizcaino
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Journal Title
arXiv
Volume: 2109
Pages: 1-61
DOI
Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The HUPO-PSI Universal Spectrum Identifier (USI) for mass spectra2021
Author(s)
Tim Van Den Bossche, Eric W. Deutsch, Yasset Perez-Riverol, Jeremy Carver, Shin Kawano, Luis Mendoza, Ralf Gabriels, Pierre-Alain Binz, Benjamin Pullman, Zhi Sun, Jim Shofstahl, Wout Bittremieux, Tytus D. Mak, Joshua Klein, Yunping Zhu, Henry Lam, Juan Antonio Vizcaino, and Nuno Bandeira
Organizer
HUPO reconnect 2021
Int'l Joint Research
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