１配偶子定量プロテオミクスによる配偶子インテグリティ評価マーカー探索

• 研究領域: 配偶子インテグリティの構築
• 研究課題/領域番号: 19H05243
• 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: 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): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2020年度)
• 配分額: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: プロテオミクス / １細胞 / 配偶子 / １細胞オミクス / タンパク質絶対定量 / プロテオーム

研究開始時の研究の概要

近年、iPS細胞など全能性幹細胞からのin vitroでの配偶子形成が実現され、基礎医学・生物学領域のみならず医療応用の分野にまで極めて大きなインパクトを与えている。その一方で、得られた配偶子が正しく機能できるか否か、すなわち配偶子インテグリティーの評価には実際の発生の成否を調べるしかない。したがって、配偶子インテグリティーを事前に判断できるマーカー開発が切望されている。本研究では、次世代定量プロテオミクス を用いた１配偶子単位でのタンパク質発現解析によって、配偶子インテグリティーの実体をタンパク質レベルで解き明かす

研究実績の概要

１）解析プラットフォームの構築：マウス配偶子の解析を行うためにマウス版iMPAQTの整備を行なった。マウスの卵および胚を用いて、データ依存分析による分析を行うことで2000種類以上の卵子関連タンパク質を同定した。これらのデータに加えて、これまでヒトで取得しているデータの中からマウスと相同であるペプチドを選定し併せることで、マウス版iMPAQTデータベースを構築した。また、配偶子インテグリティマーカー候補タンパク質での染色性を元に卵子を分離し、プロテオーム解析が可能なように、細胞固定条件の最適化やタンパク質抽出や酵素消化効率の最適化を実施した。その結果、質量分析計におけるタンパク質同定において、非固定細胞とほぼ同等の結果が得られる条件を見出した。さらに、データ非依存取得（DIA）と呼ばれる質量分析の手法をiMPAQTの解析プラットフォームに取り入れた。また、高周波数FT型質量分析計を用いたDIAモードの利用と、DIA-NNと呼ばれる解析ソフトウェアを併用することで、従来のFT型質量分析計の倍近くのタンパク質同定が可能になることが判明した。
２）マウス卵子プロテオーム解析の実施：　上述の解析プラットフォームの構築過程では検証や最適化を目的としているため簡単に利用可能な培養細胞を用いて、十分な量の出発材料で実施している。マウス卵子など簡単に大量に集めることができない試料では、最適化された条件で試料調製を実施する必要がある。そこで、実際にマウス50卵子を採取し、これを出発材料として、試料調製を行い、質量分析による定量解析を行なった。その結果、50細胞から1300-1500種類のタンパク質の定量が可能であることがわかった。同定・定量された卵子タンパク質の中には通常の体細胞ではほとんど発現していないようなタンパク質が多数見出され、卵子におけるプロテオームの組成は極めて特徴的であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Senolysis by glutaminolysis inhibition ameliorates various age-associated disorders (2021)
  • 著者名/発表者名: Johmura Yoshikazu、Yamanaka Takehiro、Omori Satotaka、Wang Teh-Wei、Sugiura Yuki、Matsumoto Masaki、Suzuki Narumi、Kumamoto Soichiro、Yamaguchi Kiyoshi、Hatakeyama Seira、Takami Tomoyo、Yamaguchi Rui、Shimizu Eigo、Ikeda Kazutaka、Okahashi Nobuyuki、Mikawa Ryuta、Suematsu Makoto、Arita Makoto、Sugimoto Masataka et al
  • 雑誌名: Science 巻: 371 号: 6526 ページ: 265-270
  • DOI: 10.1126/science.abb5916
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cell cycle-dependent localization of the proteasome to chromatin (2020)
  • 著者名/発表者名: Kito Yuki、Matsumoto Masaki、Hatano Atsushi、Takami Tomoyo、Oshikawa Kiyotaka、Matsumoto Akinobu、Nakayama Keiichi I.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 5801-5801
  • DOI: 10.1038/s41598-020-62697-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A phospho-switch controls RNF43-mediated degradation of Wnt receptors to suppress tumorigenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsukiyama Tadasuke、Zou Juqi、Kim Jihoon、Ogamino Shohei、Shino Yuki、Masuda Takamasa、Merenda Alessandra、Matsumoto Masaki、Fujioka Yoichiro、Hirose Tomonori、Terai Sayuri、Takahashi Hidehisa、Ishitani Tohru、Nakayama Keiichi I.、Ohba Yusuke、Koo Bon-Kyoung、Hatakeyama Shigetsugu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18257-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transomics analysis reveals allosteric and gene regulation axes for altered hepatic glucose-responsive metabolism in obesity (2020)
  • 著者名/発表者名: Kokaji Toshiya、Hatano Atsushi、Ito Yuki、et al.
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 13 号: 660 ページ: 1236-1236
  • DOI: 10.1126/scisignal.aaz1236
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemical acetylation of mitochondrial transcription factor A occurs on specific lysine residues and affects its ability to change global DNA topology (2020)
  • 著者名/発表者名: Fang Yuan、Akimoto Masaru、Mayanagi Kouta、Hatano Atsushi、Matsumoto Masaki、Matsuda Shigeru、Yasukawa Takehiro、Kang Dongchon
  • 雑誌名: Mitochondrion 巻: 53 ページ: 99-108
  • DOI: 10.1016/j.mito.2020.05.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Autism-Related Protein SETD5 Controls Neural Cell Proliferation through Epigenetic Regulation of rDNA Expression. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa T, Hattori S, Nobuta R, Kimura R, Nakagawa M, Matsumoto M, Nagasawa Y, Funayama R, Miyakawa T, Inada T, Osumi N, Nakayama KI, Nakayama K.
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 4 ページ: 101030-101030
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of BBF2H7‐derived small peptide fragments via endoplasmic reticulum stress‐dependent regulated intramembrane proteolysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuhisa Koji、Saito Atsushi、Cai Longjie、Kaneko Masayuki、Okamoto Takumi、Sakaue Fumika、Asada Rie、Urano Fumihiko、Yanagida Kanta、Okochi Masayasu、Kudo Yukitsuka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Imaizumi Kazunori
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 34 号: 1 ページ: 865-880
  • DOI: 10.1096/fj.201901748r
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Fail-Safe System to Prevent Oncogenesis by Senescence Is Targeted by SV40 Small T Antigen (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiyotaka Oshikawa, Masaki Matsumoto, Manabu Kodama, Hideyuki Shimizu, Keiichi I Nakayama
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 39 号: 10 ページ: 2170-2186
  • DOI: 10.1038/s41388-019-1139-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In-line sample processing system with an immobilized trypsin-packed fused-silica capillary tube for proteomic analysis of a small number of mammalian cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hata K, Izumi Y*, Hara T, Matsumoto M*, Bamba T.
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 92(4) 号: 4 ページ: 2997-3005
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b03993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel localizations and interactions of intercellular bridge proteins revealed by proteomic profiling† (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwamori Tokuko、Iwamori Naoki、Matsumoto Masaki、Imai Hiroyuki、Ono Etsuro
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 0 号: 5 ページ: 1134-1144
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa017
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of Mediator and Little Elongation Complex in transcription termination (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H, Ranjan A, Chen S, Suzuki H, Shibata M, Hirose T, Hirose H, Sasaki K, Abe R, Chen K, He Y, Zhang Y, Takigawa I, Tsukiyama T, Watanabe M, Fujii S, Iida M, Yamamoto J, Yamaguchi Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Washburn P, Saraf A, Florens L, Sato S, Tomomori-Sato C, Conaway RC, Conaway JW, Hatakeyama S
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14849-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tyrosine pre-transfer RNA fragments are linked to p53-dependent neuronal cell death via PKM2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue Masanori、Hada Kazumasa、Shiraishi Hiroshi、Yatsuka Hiroyuki、Fujinami Hiroyuki、Morisaki Ikuko、Nishida Yoshihiro、Matsubara Etsuro、Ishitani Tohru、Hanada Reiko、Matsumoto Masaki、Penninger Josef M.、Ihara Kenji、Hanada Toshikatsu
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: May 3 号: 3 ページ: 155-163
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A shift in glutamine nitrogen metabolism contributes to malignant progression of cancer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kodama M, Oshikawa K, Shimizu H, Yoshioka S, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Tateishi C, Tomonaga T, Matsumoto M*, Nakayama KI*.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 11 号: 1 ページ: 1320-1320
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15136-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell Stress Induced Stressome Release Including Damaged Membrane Vesicles and Extracellular HSP90 by Prostate Cancer Cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Eguchi T, Sogawa C, Ono K, Matsumoto M, Tran MT, Okusha Y, Lang BJ, Okamoto K, Calderwood SK.
  • 雑誌名: Cells. 巻: 9(3). 号: 3 ページ: 755-755
  • DOI: 10.3390/cells9030755
  • NAID: 120006847416
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Frequent Detection of Pituitary-Derived PrPres in Human Prion Diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Honda Hiroyuki、Matsumoto Masaki、Shijo Masahiro、Hamasaki Hideomi、Sadashima Shoko、Suzuki Satoshi O、Aishima Shinichi、Kai Keita、Nakayama Keiichi I、Sasagasako Naokazu、Iwaki Toru
  • 雑誌名: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology 巻: 78 号: 10 ページ: 922-929
  • DOI: 10.1093/jnen/nlz075
  • 査読あり
• [雑誌論文] The pericentromeric protein shugoshin 2 cooperates with HSF1 in heat shock response and RNA Pol II recruitment (2019)
  • 著者名/発表者名: Takii Ryosuke、Fujimoto Mitsuaki、Matsumoto Masaki、Srivastava Pratibha、Katiyar Arpit、Nakayama Keiich I、Nakai Akira
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 38 号: 24
  • DOI: 10.15252/embj.2019102566
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] iMPAQT ver.2: New platform for protein absolute quantification of proteins of interest. (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsumoto
  • 学会等名: 29th Hot Spring Harbor Symposium
  • 国際学会 / 招待講演