The search for novel biomarkers by comprehensive identification of human lipid modified proteins

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26450125
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 内海 俊彦 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (20168727)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 脂質修飾 / N-ミリストイル化 / プレニル化 / 網羅的解析 / バイオマーカー探索

Outline of Annual Research Achievements

我々は、これまでに、N-ミリストイル化を指令するN-ミリストイル化シグナルを含むタンパク質N末端10アミノ酸の配列を用いて、無細胞タンパク質合成系における代謝標識により、簡便にN-ミリストイル化タンパク質を試験管内で同定する手法を確立した。26-27年度における本研究では、Swiss-Protタンパク質データべースに収集された、アイソフォームを含む約46,000個の全ヒトタンパク質にこの手法を適用し解析を行ってきたが、28年度の本研究ではこの解析を完了させた。その結果、最終的にヒト細胞内には300個を超すN-ミリストイル化タンパク質が存在し、そのうち171個が新規のN-ミリストイル化タンパク質であり、150個程度と考えられてきたN-ミリストイル化タンパク質は実際にはその2倍以上存在することが明らかになった。これらの新規N-ミリストイル化タンパク質中には、これまで殆ど報告がなかった膜貫通タンパク質や核タンパク質が多数含まれており、その中にはがんや神経変成疾患等の原因タンパク質が多数含まれていた。これらのうち数個のタンパク質についてその細胞レベルにおけるN-ミリストイル化の機能を培養細胞への一過的発現により解析した結果、N-ミリストイル化に依存して、核、小胞体、ミトコンドリアといった細胞内小器官の形態に顕著な異常を誘導することが明らかになった。さらに、これらの異常は、2位Gly残基のAlaへの置換によるN-ミリストイル化の阻害や、N-ミリストイル化阻害剤の添加により消失することが明らかになった。これらの結果から、新たに見出されたN-ミリストイル化タンパク質の中には、疾患バイオマーカー、あるいは疾患治療のための標的分子としての利用できる分子が存在することが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Identification of dually acylated proteins from complementary DNA resources by cell-free and cellular metabolic labeling. (2016)
  • Author(s): Moriya K, Kimoto M, Matsuzaki K, Kiwado A, Takamitsu E, Utsumi T
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 511 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.07.025
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phytoestrogen suppresses efflux of the diagnostic marker protoporphyrin IX in lung carcinoma. (2016)
  • Author(s): Fujita H, Nakagawa K, Kobuchi H, Ogino T, Kondo Y, Inoue K, Shuin T, Utsumi T, Utsumi K, Sasaki J, Ohuchi H
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 76 Pages: 1837-1846
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-15-1484
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N-ミリストイル化タンパク質が担う多彩な生命現象―細胞情報伝達から疾患誘導まで― (2016)
  • Author(s): 内海俊彦, 守屋康子
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 54 Pages: 484-492
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.54.484
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 網羅的探索により見出したN-ミリストイル化された多重回膜貫通タンパク質の解析 (2017)
  • Author(s): 黄波戸亜哉, 松崎嘉奈子, 守屋康子, 内海俊彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] ミトコンドリア外膜タンパク質SAMM50 と特異的に相互作用するN-ミリストイル化タンパク質の解析 (2016)
  • Author(s): 松崎嘉奈子, 岩永友花, 黄波戸亜哉, 守屋康子, 小渕浩嗣, 内海俊彦
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] ヘム代謝制御に基づく光感受性物質protoporphyrin IX蓄積機構の研究 (2016)
  • Author(s): 藤田洋史, 永川恵介, 小渕浩嗣, 荻野哲也, 近藤洋一, 井上 啓史, 執印太郎, 内海俊彦, 内海耕慥, 佐々木順造, 大内淑代
  • Organizer: 第 69 回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-08-30 – 2016-08-31
• [Presentation] Lipidation of Arabidopsis CPK6 promotes the plasma membrane targeting and the stomata closure mediated by activation of SLAC1 in Arabidopsis guard cells. (2016)
  • Author(s): Saito S, Hamamoto S, Sato Y, Uozumi N, Hashimoto K, Kudla J, Utsumi T, Moriya K, Tozawa Y, and Yamauchi S.
  • Organizer: International workshop on Plant Membrane Biology
  • Place of Presentation: Annapolis, USA
  • Year and Date: 2016-06-05 – 2016-06-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト多重回膜貫通タンパク質に生ずるタンパク質 N-ミリストイル化の解析 (2016)
  • Author(s): 黄波戸亜哉, 仁戸田紗希, 守屋康子, 内海俊彦
  • Organizer: 第 57 回 日本生化学会 中国・四国支部例会
  • Place of Presentation: 高知大学医学部（高知県南国市）
  • Year and Date: 2016-05-27 – 2016-05-28
• [Presentation] N-ミリストイル化されたミトコンドリアタンパク質 SAMM50, TOMM40, CHCHD3, CHCHD6 の間に生ずる相互作用の解析 (2016)
  • Author(s): 松崎嘉奈子, 岩永友花, 守屋康子, 小渕浩嗣, 内海 俊彦
  • Organizer: 第 57 回 日本生化学会 中国・四国支部例会
  • Place of Presentation: 高知大学医学部（高知県南国市）
  • Year and Date: 2016-05-27 – 2016-05-28
• [Remarks] 山口大学農学部 生物機能科学科 内海俊彦
  • URL: http://www.agr.yamaguchi-u.ac.jp/member/utsumi/index.html