トランスオミクス解析による低酸素応答のシステム的理解

• 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: 17H05534
• 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): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2018年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: プロテオミクス / 低酸素応答 / 水酸化 / プロテオーム / 蛋白質

研究実績の概要

地球上のほとんどの生命システムにとって分子酸素に対する細胞応答は重要な環境適応の一つであり、酸素濃度変化を検知し発現する遺伝子セットを量的・質的に変化させる。脊椎動物細胞における低酸素応答はPHD-HIF経路が最もよく知られているが、これ以外の経路の存在も示唆されている。さらに、細胞の状態に応じて酸素応答が異なることも知られており、低酸素応答システムの全貌は未だ不明である。本課題は、われわれが最近開発したiMPAQT法を中心とする定量トランスオミクスプラットフォームを用いて、いくつかのモデル細胞（正常、がん、老化など）における低酸素応答を、タンパク質発現量、水酸化、さらには代謝物の変動として包括的に計測し、それらの多階層データを統合的に解釈することで、既存の分子機構に依らない新たな生体酸素応答の実体解明を試みる。
まず、正常線維芽細胞を用いて、通常の増殖期、がん、老化、および休止期の４つのモデル状態を確立し、これを対象に絶対定量プロテオーム解析法であるiMPAQT法を用いて多数の代謝酵素の発現量の低酸素応答を時系列データで取得することに成功した。タンパク質の水酸化部位同定に関しては生理的なプロリン水酸化と実験過程で生じるメチオニンやトリプトファンなどの酸化を区別することが困難であることが判明し、これを解消するための技術開発を行った。さらに、プロリン水酸化酵素に対する結合タンパク質の同定を免疫沈降-MSおよび近位ビオチン化標識法をもちいて実施し、既存の基質であるHIF-1 alphaと共に多数の結合タンパク質の同定に成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] Tricarboxylic acid cycle activity suppresses acetylation of mitochondrial proteins during early embryonic development in Caenorhabditis elegans. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hada Kazumasa、Hirota Keiko、Inanobe Ai、Kako Koichiro、Miyata Mai、Araoi Sho、Matsumoto Masaki、Ohta Reiya、Arisawa Mitsuhiro、Daitoku Hiroaki、Hanada Toshikatsu、Fukamizu Akiyoshi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 294 号: 9 ページ: 3091-3099
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.004726
  • NAID: 120007133475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bcl11b sets pro-T cell fate by site-specific cofactor recruitment and by repressing Id2 and Zbtb16 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Hiroyuki、Romero-Wolf Maile、Yui Mary A.、Ungerb?ck Jonas、Quiloan Maria L. G.、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • 雑誌名: Nature Immunology 巻: 19 号: 12 ページ: 1427-1440
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0238-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of the physiological substrates of PDIp, a pancreas-specific protein-disulfide isomerase family member (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Takushi、Nakamura Orie、Saito Michiko、Tsuru Akio、Matsumoto Masaki、Kohno Kenji、Inaba Kenji、Kadokura Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 号: 48 ページ: 18421-18433
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.003694
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The jPOST environment: an integrated proteomics data repository and database (2018)
  • 著者名/発表者名: Moriya Yuki、Kawano Shin、Okuda Shujiro、Watanabe Yu、Matsumoto Masaki、Takami Tomoyo、Kobayashi Daiki、Yamanouchi Yoshinori、Araki Norie、Yoshizawa Akiyasu C、Tabata Tsuyoshi、Iwasaki Mio、Sugiyama Naoyuki、Tanaka Satoshi、Goto Susumu、Ishihama Yasushi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 47 号: D1 ページ: 1218-1224
  • DOI: 10.1093/nar/gky899
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glutamate-rich WD40 repeat containing 1 regulates ribosomal protein L23 levels via the ubiquitin-proteasome system. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Fujiyama, H., Takafuji, T., Kayama, K., Matsumoto, M., Nakayama, KI., Yoshida, K., Sugimoto, N. (Corresponding author), and Fujita, M.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 号: 15 ページ: 213009-213009
  • DOI: 10.1242/jcs.213009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PKM1 Confers Metabolic Advantages and Promotes Cell-Autonomous Tumor Cell Growth. (2018)
  • 著者名/発表者名: M Morita, T Sato, M Nomura, Y Sakamoto, Y Inoue, R Tanaka, S Ito, K Kurosawa, K Yamaguchi, Y Sugiura, H Takizaki, Y Yamashita, R Katakura, I Sato, Y Okada, H Watanabe, G Kondoh, et al.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 12 号: 3 ページ: 355-367
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.02.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcription Factor PU.1 Represses and Activates Gene Expression in Early T Cells by Redirecting Partner Transcription Factor Binding (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Hiroyuki、Ungerb?ck Jonas、Wang Xun、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Cohen Sarah M.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • 雑誌名: Immunity 巻: 48 号: 6 ページ: 1119-1134.e7
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2018.04.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Insulin-like growth factor 1 receptor stabilizes the ETV6-NTRK3 chimeric oncoprotein by blocking its KPC1/Rnf123-mediated proteasomal degradation (2018)
  • 著者名/発表者名: Tognon, C. E., Rafn, B., Cetinbas, N. M., Kamura, T., Trigo, G., Rotblat, B., Okumura, F., Matsumoto, M., Chow, C., Davare, M., Pollak, M., Mayor, T., and Sorensen, P. H.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 293 号: 32 ページ: 12502-12515
  • DOI: 10.1074/jbc.ra117.000321
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The promise of targeted proteomics for quantitative network biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I
  • 雑誌名: Current Opinion in Biotechnology 巻: 54 ページ: 88-97
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2018.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noncanonical Pathway for Regulation of CCL2 Expression by an mTORC1-FOXK1 Axis Promotes Recruitment of Tumor-Associated Macrophages (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakatsumi Hirokazu、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 21 号: 9 ページ: 2471-2486
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
• [学会発表] iMPAQT: a scalable and flexible platform for the quantification of proteins of interest (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本 雅記、中山 敬一
  • 学会等名: 第91回日本生化学会
• [学会発表] iMPAQT ver.2.0: 拡張性と柔軟性を備えたタンパク質絶対定量プラットフォーム (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本 雅記、中山 敬一
  • 学会等名: MSP201
• [学会発表] Robotics promotes accurate and reproducible data acquisition in proteomics (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsumoto
  • 学会等名: Robotics and Semantic Systems for Biology Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: A Platform for Large-Scale Targeted Proteomics Based on an in Vitro Human Proteome (2017)
  • 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
• [学会発表] iMPAQT: A platform for large-scale targeted proteomics based on an in vitro human proteome (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 第65質量分析総合討論会
  • 招待講演