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 Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43060:System genome science-related
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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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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | プロテオーム / 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 Research at the Start |
アミノ酸配列を質量分析によって決定する新規de novo sequencing (de novo決定) 法を開発する。de novo決定法は一般的なデータベース検索法と異なりゲノム情報が不要で、アミノ酸を一残基ずつ確定するため精度が高いが、探索空間が膨大なため最適解が得にくい。本申請課題ではペプチドのマススペクトルに加えて、アミノ酸組成などの物性情報も実験的に取得し併用することで大幅に探索空間を限定し、現実的な計算時間でde novo決定を行う手法を開発する。この手法によって、ゲノム情報を用いないタンパク質同定のほか、ゲノムにコードされない抗体可変領域の配列決定などへの応用が期待される。
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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、新規の実験系から取得した物性情報を用いることによる実験情報に基づく枝刈りに代えることによって、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。ただし本年度は、「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様々な点で研究遂行が妨げられた。このため、当初の計画に比べて達成できた内容が少ない。具体的には以下の項目を実施した。
・情報学的研究：de novo sequencingを行うための先行ソフトウェアであるPEAKS（商用ソフト）を用いたベンチマーク実験を実施し、特にsequencingに失敗するアミノ酸配列の特徴について調査した。
・情報学的研究：de novo sequencingを行うときに、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を探索するために、仮想配列のデータベースを用いたde novo sequencing法のシミュレーションを行った。
・情報学的研究：本手法を実装して公開するためのオープンソース・ソフトウェア・プラットフォーム（Mass++ ver.4）の開発に着手した（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：ベンチマークに用いる予定の合成ペプチドの作成を行い、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の情報を質量分析計を用いて取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究分担者が各大学に在籍しているが、COVID-19の影響で大学間の行き来が困難となり、さらに物品の調達が困難となったことで、研究遂行に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、昨年度に引き続き以下の3項目の開発を目指す。
(1)ペプチド物性情報の取得手法確立[実験系/情報系]
(2)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]
(3)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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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Universal Spectrum Identifier for mass spectra2020
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, Vizcaino Juan Antonio, Bandeira Nuno
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Journal Title
bioRxiv
Volume: 415539
Pages: 1-4
DOI
Related Report
Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] An extension of Mass++ ver.4, a data viewer, for proteome analysis2020
Author(s)
Tanaka, S., Murase, M., Kato, M., Tabata, T., Kusano, M., Kawano, S., Goto, S., Ishihama, Y., Yoshizawa, A.C.
Organizer
ASMS 2020 Reboot
Related Report
Int'l Joint Research
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