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統合オミクス研究に資する質量分析インフォマティクスによる新規代謝制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H02432
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43060:システムゲノム科学関連
研究機関東京農工大学 (2020-2021)
国立研究開発法人理化学研究所 (2018-2019)

研究代表者

津川 裕司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30647235)

研究分担者 中林 亮  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (30586160)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードシステムバイオロジー / オミクス科学 / 質量分析 / インフォマティクス / メタボロミクス / リピドミクス / 統合オミクス / 質量分析インフォマティクス / データサイエンス / メタボローム / 植物特異的代謝物 / 二次代謝物 / SNPs / メタボローム解析 / 化合物同定 / マルチオミクス
研究成果の概要

代表者は、質量分析より得られるデータを解析するインフォマティクス研究に従事している。本研究では、この質量分析インフォマティクスにより、新規代謝物同定およびメタボロームネットワークを基軸とする統合オミクス研究を行った。その成果として、新しいMS/MS解析法(FSEA法)を用いた植物由来天然物のメタボローム解析と、シロイヌナズナの一塩基多型(SNP)データの統合オミクス研究(Nature Methods 2019)、および脂質メタボロミクス(リピドミクス)の革新的な手法を開発したことで生命の脂質多様性を実験的に初めて明らかにすることに成功した(Nature Biotechnology 2020)。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生命活動の中枢である「代謝」を理解することは、喫緊の課題である環境問題を微生物の力で解決することや、感染防御の分子メカニズムの解明することによる新たな創薬研究に繋がる。一方、生命の細胞内での産生や分解過程を通じてできる「代謝物(メタボローム)」は100万種類を超えると言われており、その多様性を捉える技術を作ることが代謝の理解に直結すると言える。本研究で構築された革新的なメタボローム解析技術により、これまでよりも10倍以上の網羅性を担保した代謝物解析が可能となったことに加え、遺伝子発現データとの統合解析により、代謝物の生理学的意義を明らかにする方法論も構築した。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 7件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Wageningen University & Research(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Karolinska Institutet(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Global profiling of gut microbiota-associated lipid metabolites in antibiotic-treated mice by LC-MS/MS-based analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Okahashi Nobuyuki、Ueda Masahiro、Yasuda Shu、Tsugawa Hiroshi、Arita Makoto
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 2 号: 2 ページ: 100492-100492

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100492

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stage-specific de novo synthesis of very long chain dihydroceramides confers dormancy to Entamoeba parasites2021

    • 著者名/発表者名
      Fumika Mi-ichi Kazutaka Ikeda Hiroshi Tsugawa Sharmina Deloer Hiroki Yoshida Makoto Arita
    • 雑誌名

      mSphere

      巻: 6 号: 2 ページ: 00174-21

    • DOI

      10.1128/msphere.00174-21

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Food Lipidomics for 155 Agricultural Plant Products2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa Yuki、Higashi Yasuhiro、Takano Kouji、Takahashi Mikiko、Yamada Yutaka、Okazaki Yozo、Nakabayashi Ryo、Saito Kazuki、Tsugawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural and Food Chemistry

      巻: 69 号: 32 ページ: 8981-8990

    • DOI

      10.1021/acs.jafc.0c07356

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metabolomics and complementary techniques to investigate the plant phytochemical cosmos2021

    • 著者名/発表者名
      Tsugawa Hiroshi、Rai Amit、Saito Kazuki、Nakabayashi Ryo
    • 雑誌名

      Natural Product Reports

      巻: 38 号: 10 ページ: 1729-1759

    • DOI

      10.1039/d1np00014d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolomics with 15N Labeling for Characterizing Missing Monoterpene Indole Alkaloids in Plants2020

    • 著者名/発表者名
      Nakabayashi Ryo、Mori Tetsuya、Takeda Noriko、Toyooka Kiminori、Sudo Hiroshi、Tsugawa Hiroshi、Saito Kazuki
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 8 ページ: 5670-5675

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b03860

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Creating a Reliable Mass Spectral-Retention Time Library for All Ion Fragmentation-Based Metabolomics2019

    • 著者名/発表者名
      Tada Ipputa、Tsugawa Hiroshi、Meister Isabel、Zhang Pei、Shu Rie、Katsumi Riho、Wheelock Craig E.、Arita Masanori、Chaleckis Romanas
    • 雑誌名

      Metabolites

      巻: 9 号: 11 ページ: 251-251

    • DOI

      10.3390/metabo9110251

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Lipid Profiles after Dietary Intake of Polyunsaturated Fatty Acids Using Integrated Untargeted and Targeted Lipidomics2019

    • 著者名/発表者名
      Naoe Satoko、Tsugawa Hiroshi、Takahashi Mikiko、Ikeda Kazutaka、Arita Makoto
    • 雑誌名

      Metabolites

      巻: 9 号: 10 ページ: 241-241

    • DOI

      10.3390/metabo9100241

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mass Spectrometry Data Repository Enhances Novel Metabolite Discoveries with Advances in Computational Metabolomics2019

    • 著者名/発表者名
      Tsugawa Hiroshi、Satoh Aya、Uchino Haruki、Cajka Tomas、Arita Makoto、Arita Masanori
    • 雑誌名

      Metabolites

      巻: 9 号: 6 ページ: 119-119

    • DOI

      10.3390/metabo9060119

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A cheminformatics approach to characterize metabolomes in stable-isotope-labeled organisms2019

    • 著者名/発表者名
      Tsugawa Hiroshi、Nakabayashi Ryo、Mori Tetsuya、Yamada Yutaka、Takahashi Mikiko、Rai Amit、Sugiyama Ryosuke、Yamamoto Hiroyuki、Nakaya Taiki、Yamazaki Mami、Kooke Rik、Bac-Molenaar Johanna A.、Oztolan-Erol Nihal、Keurentjes Joost J. B.、Arita Masanori、Saito Kazuki
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 16 号: 4 ページ: 295-298

    • DOI

      10.1038/s41592-019-0358-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Advances in computational metabolomics and databases deepen the understanding of metabolisms2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tsugawa
    • 雑誌名

      Current Opinion in Biotechnology

      巻: 54 ページ: 10-17

    • DOI

      10.1016/j.copbio.2018.01.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identifying metabolites by integrating metabolome databases with mass spectrometry cheminformatics2017

    • 著者名/発表者名
      Lai Z, Tsugawa H, Wohlgemuth G, Mehta S, Mueller M, Zheng Y, Ogiwara A, Meissen J, Showalter M, Takeuchi K, Kind T, Beal P, Arita M, Fiehn O
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 15 号: 1 ページ: 53-56

    • DOI

      10.1038/nmeth.4512

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [備考] RIKEN PRIMe

    • URL

      http://prime.psc.riken.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Computational mass spectrometry

    • URL

      http://prime.psc.riken.jp/compms/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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