| 研究課題/領域番号 |
19H04209
|
|---|
| 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62010:生命、健康および医療情報学関連
|
|---|
| 研究機関 | 青山学院大学 |
|---|
研究代表者 |
諏訪 牧子 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30242241)
|
|---|
| 研究分担者 |
佐藤 主税 日本大学, 医学部, 客員研究員 (00357146)
池田 修己 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (20415772)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
|
|---|
| キーワード | ビジュアルプロテオミクス / 膜タンパク質立体構造 / 電子顕微鏡画像 / 深層学習 / 骨格筋小胞体 / 骨格筋小胞 / 深層学習法 / 膜タンパク質 / 電子顕微鏡写真 / 立体構造 / 電顕画像 / 電顕写真 / バイオインフォマティクス / 電子顕微鏡 / タンパク質複合体 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
細胞膜表面の膜タンパク質は、細胞への情報の出入口として重要な生命現象を担う。同時に膜タンパク質は創薬の重要標的であり、その機能を真に理解するには生体膜局所構造と共にダイナミックに機能している構造を“直視“により網羅的に捉える必要がある。本研究は、バイオインフォマティクス技術とビジュアルプロテオミクスの融合により、クライオ電顕による細胞表面の膜タンパク質像からその種類と動きを網羅的に同定する技術の開発を目指す。
|
| 研究成果の概要 |
細胞表面のタンパク質を網羅的に可視化するため、ビジュアルプロテオミクスとバイオインフォマティクスを融合した技術開発を行った。膜タンパク質の立体構造から疑似的な電顕画像を作成して機能情報と共に統合DBを構築した。実際の電顕画像に疑似電顕画像を照合して電顕画像上のタンパク質種を87.8%の精度で推定する手法を開発し、WEBツールに実装した。電顕画像を撮影する最適条件を定めた後骨格筋小胞体を解析し、小胞体のラセン構造（膜表面のCaポンプの配置）変化を誘導するのは細胞内のCaとATP濃度変化であることを世界に先駆け解明した。深層学習による客観的な解析も試み、目視による判別と同様な傾向が得られた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
膜タンパク質は重要な生命現象を担い、創薬の重要標的でもあり、ダイナミックに機能している構造を網羅的に視覚化することが必要である。近年、細胞中のタンパク質を電子顕微鏡で捉え、その画像に既知の立体構造を照合させる手法が発展している。本研究ではこれを進展させ、バイオインフォマティクス技術とビジュアルプロテオミクス技術の融合でタンパク質同士の分布や相互作用の全貌解明を目指した。応用例として骨格筋小胞体に着目した。その表面のタンパク質の遺伝的変異は、様々な筋肉疾患に深く関わる。本研究は細胞生物学分野への貢献や、筋収縮や筋疾患の分子論的な機構の解明へ繋がる可能性があり、学術・社会的意義は大きい。
|
