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in-situビオチン化プロテオミクスによるタンパク質状態の定量化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K19288
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関新潟大学

研究代表者

松本 雅記  新潟大学, 医歯学系, 教授 (60380531)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードプロテオミクス / タンパク質間相互作用 / タンパク質構造 / 質量分析 / 蛋白質構造状態
研究開始時の研究の概要

ほとんどのタンパク質は細胞が置かれた状況に応じて局在や構造状態が変化し、活性などの機能が影響される。しかしながら、その全体像を迅速かつ定量的に見る手段は存在しないため、未だ想像の域を出ない状況にある。本研究では膜透過性ビオチン化試薬を用いたin situビオチン化プロテオミクス(ISBP)を確立し、細胞内でのタンパク質存在状態を迅速かつ定量的にモニターする技術を確立する。

研究実績の概要

本研究では細胞内のタンパク質状態の網羅的計測技術の開発を目的とする。ほとんどのタンパク質は細胞内で他のタンパク質と相互作用したり、リン酸化などによってその構造状態を変化させたりしていると考えられる。例えば哺乳類細胞の有糸分裂期の細胞は、細胞核膜は消失や微小菅などの細胞骨格の再構成など極めて劇的な形態変化が認められるが、このような状況下では、細胞全体にわたってタンパク質の状態変化が生じていると思われる。しかしながら、その実態を迅速かつ網羅的に見る手段は存在しない。そこで、膜透過性ビオチン化試薬を用いたin situ ビオチン化プロテオミクスを確立し、既存の相互作用プロテオミクスの手法を適用した結果と比較することで、各ビオチン化部位の変化の構造的な意義付けを行い、迅速に細胞内タンパク質状態をモニターする技術の確立を試みる。
今年度は、非変性条件下でのサイズ排除クロマトグラフィーや密度勾配遠心法とdata-independent acquisition (DIA)法による高スループット高深度プロテオミクスを組み合わせることで、大規模なタンパク質相互作用マップの構築を実施した。データ解析法としては、既知の複合体上へ同定結果をマップするツールであるCCprofilerと新規複合体同定ツールであるPCProhetを利用して多数の複合体および新規相互作用を同定した。さらに、昨年度取得したin situ biotylation proteomicによるプロテオーム状態データとの比較を行なった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

本研究では独自に考案したin situ biotinylation proteomic法の構築と、そのデータ解釈のための共溶出プロテオミクスによるタンパク質間相互作用マップの作成と照合が主要な開発内容である。共溶出プロテオミクスでは大量の質量分析測定を実施する必要があるが、本年度は約3ヶ月にわたる装置の不調によってデータ取得に遅れがあった。また、データ解析ツールは既存のオープンソースのソフトウェアを利用しているが、我々の環境でそのまま稼働させることができず、いくつかの修正を行う必要があり時間を要した。本研究が目指す技術基盤開発自体は滞りなくできたが、これを用いたデータ取得や解析に時間を要したため、結果の解釈や成果の取りまとめに遅れが生じている。

今後の研究の推進方策

これまで技術基盤の開発には特に問題がなかったが、データ解析や解釈をより正確に行うために新たな実験を実施する必要が出てきた。本研究では一回のデータセット取得に数百の測定を必要とするため質量分析計の安定運用が必要不可欠である。そのため、経年劣化による消耗の可能性があるパーツの交換やメーカーによるメンテナンスの頻度を上げることで大量データを安定に取得することに努める。また、データ解析には計算時間がかかるため、複数のサーバーで並列解析するなどの方策を立てる。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Multiomics analysis of cultured mouse periodontal ligament cell-derived extracellular matrix2024

    • 著者名/発表者名
      Kaku Masaru、Thant Lay、Dobashi Azusa、Ono Yoshiki、Kitami Megumi、Mizukoshi Masaru、Arai Moe、Iwama Hajime、Kitami Kohei、Kakihara Yoshito、Matsumoto Masaki、Saito Isao、Uoshima Katsumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 354-354

    • DOI

      10.1038/s41598-023-51054-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monitoring autophagic flux in vivo revealed its physiological response and significance of heterogeneity in pancreatic beta cells2023

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Shuhei、Nishida Yuya、Uzawa Hirotsugu、Himuro Miwa、Kanai Akiko、Ueki Kyosei、Ito Minami、Iida Hitoshi、Tanida Isei、Miyatsuka Takeshi、Fujitani Yoshio、Matsumoto Masaki、Watada Hirotaka
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: - 号: 6 ページ: 658-671.e4

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2023.03.001

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RPL3L-containing ribosomes determine translation elongation dynamics required for cardiac function2023

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Chisa、Matsumoto Akinobu、Ichihara Kazuya、Yamamoto Taishi、Yokoyama Takeshi、Mizoo Taisuke、Hatano Atsushi、Matsumoto Masaki、Tanaka Yoshikazu、Matsuura-Suzuki Eriko、Iwasaki Shintaro、Matsushima Shouji、Tsutsui Hiroyuki、Nakayama Keiichi I.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 2131-2131

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37838-6

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The ASC‐1 complex promotes translation initiation by scanning ribosomes2023

    • 著者名/発表者名
      Kito Yuki、Matsumoto Akinobu、Ichihara Kazuya、Shiraishi Chisa、Tang Ronghao、Hatano Atsushi、Matsumoto Masaki、Han Peixun、Iwasaki Shintaro、Nakayama Keiichi I
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 42 号: 12

    • DOI

      10.15252/embj.2022112869

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A stepwise and digital pattern of RSK phosphorylation determines the outcome of thymic selection2023

    • 著者名/発表者名
      Funasaki Shintaro、Hatano Atsushi、Nakatsumi Hirokazu、Koga Daisuke、Sugahara Osamu、Yumimoto Kanae、Baba Masaya、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 9 ページ: 107552-107552

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.107552

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] in situ digestion of alcohol-fixed cells for quantitative proteomics2022

    • 著者名/発表者名
      Hatano Atsushi、Takami Tomoyo、Matsumoto Masaki
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 173 号: 4 ページ: 243-254

    • DOI

      10.1093/jb/mvac101

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphorylation of PBX2, a novel downstream target of mTORC1, is determined by GSK3 and PP12022

    • 著者名/発表者名
      Wada Reona、Fujinuma Shun、Nakatsumi Hirokazu、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 173 号: 2 ページ: 129-138

    • DOI

      10.1093/jb/mvac094

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HSF1 phosphorylation establishes an active chromatin state via the TRRAP TIP60 complex and promotes tumorigenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Mitsuaki、Takii Ryosuke、Matsumoto Masaki、Okada Mariko、Nakayama Keiich I.、Nakato Ryuichiro、Fujiki Katsunori、Shirahige Katsuhiko、Nakai Akira
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 4355-4355

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32034-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] LIGHTHOUSE illuminates therapeutics for a variety of diseases including COVID-192022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Hideyuki、Kodama Manabu、Matsumoto Masaki、Orba Yasuko、Sasaki Michihito、Sato Akihiko、Sawa Hirofumi、Nakayama Keiichi I.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 号: 11 ページ: 105314-105314

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105314

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 空間オミクスを指向したプロテオーム解析技術開発2023

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      第64回神経病理・第66回神経化学会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proteomic applications to study proteostasis2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Matsumoto
    • 学会等名
      第96回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速・高深度プロテオミクスが明らかにする表現型とプロテオーム発現型の関係性2023

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞老化の機能プロテオミクス2023

    • 著者名/発表者名
      押川 清孝、幡野 敦、高見 知代、松本 雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] チオレドキシンシステムを介した前立腺がん細胞内レドックス制御のプロテオーム解析2023

    • 著者名/発表者名
      小林 大樹、高見 知代、松本 雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] フェノタイプとプロテオタイプをつなぐ新たなハイスループットプロテオミクス基盤技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      幡野 敦、高見 知代、松本 雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス受精卵における雌雄前核のプロテオーム解析2023

    • 著者名/発表者名
      柿原 礼佳、束田 裕一、松本 雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Pulsed SILACデータに特化した解析ソフトウェアの開発2023

    • 著者名/発表者名
      高見 知代、幡野 敦、松本 雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] フェノタイプとプロテオタイプをつなぐ新たなハイスループットプロテオミクス基盤技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      幡野 敦、高見 知代、 金光 祥臣、松本 雅記
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] LC-MS/MS を用いたがん細胞の主要メタボローム絶対定量系の構築と代謝解析への応用2023

    • 著者名/発表者名
      金光 祥臣、小林 大樹、中谷 航太、和泉 自泰、馬場 健史、松本 雅記
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 前立腺がん細胞のチオレドキシンシステム阻害のレドックスプロテオーム解析2023

    • 著者名/発表者名
      小林 大樹、高見 知代、松本 雅記
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス初期胚の細胞核における網羅的なタンパク質発現解析2023

    • 著者名/発表者名
      柿原 礼佳、束田 裕一、松本 雅記
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速・高深度プロテオミクスが加速する生命科学研究2023

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      日本糖尿病肥満動物学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高感度・ハイスループットプロテオミクスがもたらすタンパク質研究の新展開2022

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      第22回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高深度・ハイスループットプロテオミクスによるタンパク質動態研究2022

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [産業財産権] 試料製造方法2023

    • 発明者名
      松本雅記、高見知代、幡野敦
    • 権利者名
      松本雅記、高見知代、幡野敦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-195039
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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