高精度プロテオミクスによるシグナル伝達制御機構の数理システム解析

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H06578
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾山 大明 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30422398)
• 研究分担者: 秦 裕子 東京大学, 医科学研究所, 技術専門員 (80401256)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: プロテオーム / シグナル伝達 / 癌

研究実績の概要

ユビキチン化は最も代表的なタンパク質翻訳後修飾の一種であり、近年ではタンパク質分解のみならずDNA修復、エンドサイトーシス、NF-κBシグナル等の様々な細胞内分子機能を制御することが明らかとなってきている。本研究グループでは、先行研究において13種類の代表的なヒトがん細胞の大規模アセチル化及びユビキチン化プロテオーム解析を行い、5,000種類を超えるユビキチン化ペプチド並びに1,600種類以上のアセチル化ペプチドを同定し、全体で約900種類の新規被修飾部位を検出することに成功した (Kozuka-Hata et al., Biomolecules, 2020)。これらの解析結果を基に、先行研究で使用した13種類のがん細胞の中で定常状態におけるユビキチン化レベルが最も亢進していた HeLa 細胞に焦点を当て、安定同位体を用いた相対定量技術である SILAC (Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture) 法を用いてプロテアソーム阻害剤 MG132 存在下及び非存在下におけるEGF刺激依存的なアセチル化・ユビキチン化時系列動態解析を実施したところ、大変興味深いことにMG132依存的に多くのタンパク質におけるユビキチン化活性が低下していることが明らかになった。更に、本年度秋に当研究施設に導入された最新型の Orbitrap Eclipse Tribrid質量分析計を用いて高深度時系列定量プロテオーム解析を行った結果、全体で約10,000種類のタンパク質を同定し、脱ユビキチン化酵素やプロテアソームサブユニット等の様々なユビキチン化関連タンパク質のEGF刺激依存的な動態の詳細をシステムレベルで計測することに成功した。

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] Prohibitin-1 Contributes to Cell-to-Cell Transmission of Herpes Simplex Virus 1 via the MAPK/ERK Signaling Pathway (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Arii J, Takeshima K, Fukui A, Shimojima M, Kozuka-Hata H, Oyama M, Minamitani T, Yasui T, Kubota Y, Takekawa M, Kosugi I, Maruzuru Y, Koyanagi N, Kato A, Mori Y, Kawaguchi Y
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 95 ページ: e01413-20
  • DOI: 10.1128/JVI.01413-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative whole-genome and proteomics analyses of the next seed bank and the original master seed bank of MucoRice-CTB 51A line, a rice-based oral cholera vaccine (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasou A, Yuki Y, Honma A, Sugiura K, Kashima K, Kozuka-Hata H, Nojima M, Oyama M, Kurokawa S, Maruyama S, Kuroda M, Tanoue S, Takamatsu N, Fujihashi K, Goto E, Kiyono H
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 22 ページ: 59
  • DOI: 10.1186/s12864-020-07355-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CADM1 suppresses c-Src activation by binding with Cbp on membrane lipid rafts and intervenes colon carcinogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Ito A, Matsubara D, Murakami Y
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 529 ページ: 854～860
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Integrative network analysis of cancer cell signaling by high-resolution proteomics (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Oyama, Hiroko Kozuka-Hata
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高精度翻訳後修飾プロテオミクスによるシグナルネットワーク解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 尾山 大明、秦 裕子
  • 学会等名: 第71回日本電気泳動学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] High-resolution proteomic analysis of EGF-regulated ubiquitination dynamics in human cancer cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Kozuka-Hata, Tomoko Hiroki, Aya Kitamura, Aiko Aizawa, Naoaki Miyamura, Kouhei Tsumoto, Jun-ichiro Inoue, Masaaki Oyama
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトがん細胞におけるEGF刺激依存的プロテオームダイナミクスの高深度動態解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕子、廣木 朋子、北村 亜矢、相澤 愛子、宮村 尚明、津本 浩平、井上 純一郎、尾山 大明
  • 学会等名: 第16回日本臨床プロテオゲノミクス研究会
• [備考] 東京大学医科学研究所附属疾患プロテオミクスラボラトリー
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/mpl/top.html
• [備考] 東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻疾患蛋白質工学分野
  • URL: http://www.cbms.k.u-tokyo.ac.jp/lab/oyama.html