水酸化プロテオーム解析を基軸とした酸素応答システムの統合的理解

• 研究領域: 酸素を基軸とする生命の新たな統合的理解
• 研究課題/領域番号: 15H01407
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松本 雅記 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60380531)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2015年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: プロテオミクス / 水酸化 / 低酸素 / 水酸化プロテオーム / 定量プロテーム

研究実績の概要

酸素応答は酸素を利用する生命システムにおいて最も重要な環境適応機構の一つである。脊椎動物における低酸素応答の分子機構はそのマスター転写因子であるHypoxia inducible factor (HIF-) を中心に研究が展開されてきた。酸素応答がすべてHIF-の制御のみで説明できないことや、酸素分子が関わる生命現象の多様性から、酸素応答に関わる生命システムには未知の領域が多く残されていることが推定され、その全体像の解明が重要な課題である。本研究では、独自に構築した様々なプロテオーム解析技術やロボット実験技術を駆使して、主にタンパク質水酸化に着目した解析を行うことで、低酸素応答の全体像解明を目指す。
まず、水酸化ターゲットタンパク質の候補を情報生物学的手法により選択し、エピトープタグを付加した候補タンパク質を発現させ、高精度質量分析法にて詳細な翻訳後修飾の解析を実施する、Target Hydroxylome Scan法を構築した。本方法をヒト型ロボットを用いて大規模に実施する系を構築した。しかしながら、質量分析計による水酸化ペプチドの同定には試料調製過程で生じる不均一なメチオニン酸化反応が大きな障害となることが判明したため、すべてのメチオニンを強制的に酸化させる手法を開発し、プロリンなどの水酸化の同定確度が改善した。また、水酸化ペプチドを定量するための、ターゲットメソッドも構築した。また、各種水酸化酵素と相互作用するタンパク質を同定するための手法として、Biotin-tagの導入による相互作用解析法やBioID法による一過的相互作用検出法を確立した。さらに、独自に開発した次世代型定量プロテオミクスiMPAQT法を駆使して低酸素応答時の代謝酵素の変化を網羅的に精密定量することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Robotic crowd biology with Maholo LabDroids. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yachie N; Robotic Biology Consortium (inc. Masaki Matsumoto)., Natsume T.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 35 号: 4 ページ: 310-312
  • DOI: 10.1038/nbt.3758
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Small Nucleolar Noncoding RNA SNORA23, Upregulated in Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, Regulates Expression of SYNE2 to Promote Growth and Metastasis of Xenograft Tumors in Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Cui L, Nakano K, Obchoei S, Setoguchi K, Matsumoto M, Yamamoto T, Obika S, Shimada K, Hiraoka N.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 292-306.e2
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.03.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M, Matsuzaki F, Oshikawa K, Goshima N, Mori M, Kawamura Y, Ogawa K, Fukuda E, Nakatsumi H, Natsume T, Fukui K, Horimoto K, Nagashima T, Funayama R, Nakayama K, Nakayama KI.
  • 雑誌名: Nat Methods 巻: 14 号: 3 ページ: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of KIAA1210 as a novel X-chromosome-linked protein that localizes to the acrosome and associates with the ectoplasmic specialization in testes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamori T, Iwamori N, Matsumoto M, Ono E, Matzuk MM.
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 96 号: 2 ページ: 469-477
  • DOI: 10.1095/biolreprod.116.145458
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] mTORC1 and muscle regeneration are regulated by the LINC00961-encoded SPAR polypeptide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Pasut A, Matsumoto M, Yamashita R, Fung J, Monteleone E, Saghatelian A, Nakayama KI, Clohessy JG, Pandolfi PP.
  • 雑誌名: Nature 巻: 541 号: 7636 ページ: 228-232
  • DOI: 10.1038/nature21034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] jPOSTrepo: an international standard data repository for proteomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda S, Watanabe Y, Moriya Y, Kawano S, Yamamoto T, Matsumoto M, Takami T, Kobayashi D, Araki N, Yoshizawa AC, Tabata T, Sugiyama N, Goto S, Ishihama Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 45 号: D1 ページ: D1107-D1111
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1080
  • NAID: 120006353864
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] GRWD1 negatively regulates p53 via the RPL11-MDM2 pathway and promotes tumorigenesis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayama K, Watanabe S, Takafuji T, Tsuji T, Hironaka K, Matsumoto M, Nakayama KI, Enari M, Kohno T, Shiraishi K, Kiyono T, Yoshida K, Sugimoto N, Fujita M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 18 ページ: 123-137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoproteomics analyses show subnetwork systems in T-cell receptor signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatano A, Matsumoto M, Nakayama KI.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 21 号: 10 ページ: 1095-1112
  • DOI: 10.1111/gtc.12406
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Akt1-mediated Gata3 phosphorylation controls the repression of IFNγ in memory-type Th2 cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa H, Tanaka T, Endo Y, Kato M, Shinoda K, Suzuki A, Motohashi S, Matsumoto M, Nakayama K, Nakayama T.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: - 号: 1 ページ: 11289-11289
  • DOI: 10.1038/ncomms11289
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protection of stromal cell-derived factor 2 by heat shock protein 72 prevents oxaliplatin-induced cell death in oxaliplatin-resistant human gastric cancer cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Tanaka M, Yashiro M, Matsumoto M, Ohtsuka A, Nakayama KI, Izumi Y, Nagayama K, Miura K, Iwao H, Shiota M.
  • 雑誌名: Cancer Lett. 巻: 378 号: 1 ページ: 8-15
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2016.05.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Truncation mutants of ASXL1 observed in myeloid malignancies are expressed at detectable protein levels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue D, Matsumoto M, Nagase R, Saika M, Fujino T, Nakayama KI, Kitamura T.
  • 雑誌名: Exp Hematol. 巻: 44 号: 3 ページ: 172-176
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2015.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Screen for Tuberculosis Drug Candidates Utilizing a Luciferase-Expressing Recombinant Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guéren. (2015)
  • 著者名/発表者名: 2)Ozeki Y, Igarashi M, Doe M, Tamaru A, Kinoshita N, Ogura Y, Iwamoto T, Sawa R, Umekita M, Enany S, Nishiuchi Y, Osada-Oka M, Hayashi T, Niki M, Tateishi Y, Hatano M, Matsumoto S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: 214-221
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2016.01.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UV Damage-Induced Phosphorylation of HBO1 Triggers CRL4DDB2-Mediated Degradation To Regulate Cell Proliferation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsunuma R, Niida H, Ohhata T, Kitagawa K, Sakai S, Uchida C, Shiotani B, Matsumoto M, Nakayama KI, Ogura H, Shiiya N, Kitagawa M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 36 号: 3 ページ: 394-406
  • DOI: 10.1128/mcb.00809-15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tissue-specific expression of histone H3 variants diversified after species separation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maehara K, Harada A, Sato Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kimura H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Epigenetics Chromatin 巻: 8 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1186/s13072-015-0027-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] iMPAQT: A platform for large scale targeted proteomics based on in vitro human proteome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsumoto
  • 学会等名: 1st-Internatinal Symposium of the Kyoto Biomolecular Mass Spectrometry Society.
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2017-02-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: 組換えタンパク質を利用したタンパク質絶対定量プラットフォーム～がん代謝研究への応用～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 第4回次世代がんインフォマティクス研究会
  • 発表場所: 岡山大学工学部
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 定量プロテオミクスプラットフォームのためのインフォマティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 質量分析インフォマティクス研究会・第1回ワークショップ
  • 発表場所: JST東京本部（サイエンスプラザ）
  • 年月日: 2016-10-07
  • 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: 組換えタンパク質を利用したタンパク質絶対定量プラットフォーム (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記、中山敬一
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2016年大会
  • 発表場所: 北里大学薬学部
  • 年月日: 2016-07-28
• [学会発表] 大規模定量プロテオミクスで挑むがん代謝の実体解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本 雅記、中山 敬一
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会/第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] ハイスループットかつ精密な定量プロテオームのための試料調整法開発 (2015)
  • 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年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2015-07-23
• [備考] iMPAQT
  • URL: http://impaqt.jpost.org/iMPAQT/