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2021 年度 実績報告書

未開拓プロテオームの同定・定量技術の開発

計画研究

研究領域マルチファセット・プロテインズ:拡大し変容するタンパク質の世界
研究課題/領域番号 20H05930
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) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワードプロテオミクス / 質量分析 / プロテオゲノミクス
研究実績の概要

近年、未知のオープンリーディングフレームの発見や非典型的な翻訳開始や終結などが多数見出されており、実際のプロテオームはより複雑でこれまでの常識の範囲の中では探出せないタンパク質を多数含んでいる可能性が高まっている。このような未知のプロテオームの探索には、核酸オミクス解析等で得られた情報を用いて質量分析データを解析する、いわゆるプロテオゲノミクスの利用が考えられる。本研究では、さまざまな先端技術を取り入れることで新たなプロテオゲノミクスの枠組みである『仮説駆動型プロテオゲノミクス解析基盤』を創出を目指す。
R3年度は、超高出力定量プロテオーム解析システムの確立を行い、前年度に開発したデータベースや内部標準タンパク質作製法と統合して仮説駆動型プロテオゲノミクス解析基盤を構築した。具体的には、測定法としてData-independent acquisition (DIA)と呼ばれる手法を取り入れた。さらに、イオンモビリティーによる気相分画法を利用することで、より高深度の解析を可能とした。データ解析法としては既存のソフトウェアであるDIA-NNを用いたLibrary-free search法を利用した。しかし、DIAN-NNは内部標準を用いた定量に十分に対応していないことから、DIA-NNの結果を用いて内部標準ペプチドを含むデータを再解析する手法を開発し、独自に開発している定量解析環境であるiMPAQT-Quantに実装した。さらに、より微量なタンパク質の検出を可能とするため、内在性シグナルが検出できなかったペプチドに対して、内部標準トリガーで超高感度ターゲットプロテオミクを実施する手法であるSequentially Linked Mass spectrometry(SLiM)法を考案し、その解析ワークフローをiMPAQT-Quantに実装した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度準備したさまざまな要素技術を統合して、新たな質量分析計の導入後すぐに本計画で予定している実験を滞りなく進めることができた。また、今年度導入したハイスループット型のHPLCを連結したことで、質量分析計による測定スループットが飛躍的に向上し、本研究計画はもとより、領域内共同研究に関しても予定以上に進展している。

今後の研究の推進方策

本研究計画において最も重要な高深度と高スループットを両立したプロテオーム解析基盤を予定通り確立することができた。これを踏まえて、R4年度は、その性能や信頼性評価のためのフィージビリティー研究を実施するとともに、本領域内外で得られるリボソームプロファイリングデータを取り込み未開拓プロテオームデータベースの拡充を図る。すでに、予備的なデータ取り込みの検証は完了しており、今後得られてくるデータは迅速に格納できると思われる。次に、本解析基盤によって次世代型のプロテオゲノミクスが実施可能かを検証する。これに併せて、見出されてきた新規翻訳産物の機能解析を網羅的に実施可能な機能プロテオミクスの解析基盤の開発に着手する。これらの解析で得られるデータは領域内で積極的に公開するとともに、確立した技術の共有等を介して領域内共同研究を進め、未開拓プロテオームの実態解明を目指す。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Multi-omics-based label-free metabolic flux inference reveals obesity-associated dysregulatory mechanisms in liver glucose metabolism2022

    • 著者名/発表者名
      Uematsu S, Ohno S, Tanaka KY, Hatano A, Kokaji T, Ito Y, Kubota H, Hironaka KI, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Hirayama A, Soga T, Kuroda S.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 ページ: 103787~103787

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.103787

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A ubiquitin-like protein encoded by the “noncoding” RNA TINCR promotes keratinocyte proliferation and wound healing2021

    • 著者名/発表者名
      Nita A, Matsumoto A, Tang R, Shiraishi C, Ichihara K, Saito D, Suyama M, Yasuda T, Tsuji G, Furue M, Katayama B, Ozawa T, Murata T, Dainichi T, Kabashima K, Hatano A, Matsumoto M, Nakayama KI.
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 17 ページ: e1009686

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009686

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An extensive and dynamic trans-omic network illustrating prominent regulatory mechanisms in response to insulin in the liver2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki F, Uda S, Yamauchi Y, Matsumoto M, Soga T, Maehara K, Ohkawa Y, Nakayama KI, Kuroda S, Kubota H.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 36 ページ: 109569~109569

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109569

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Bioactive Peptide SL-13R Expands Human Umbilical Cord Blood Hematopoietic Stem and Progenitor Cells In Vitro2021

    • 著者名/発表者名
      Nii T, Konno K, Matsumoto M, Bhukhai K, Borwornpinyo S, Sakai K, Hongeng S, Sugiyama D.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 ページ: 1995~1995

    • DOI

      10.3390/molecules26071995

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Candesartan prevents arteriopathy progression in cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy model2021

    • 著者名/発表者名
      Kato T, Manabe RI, Igarashi H, Kametani F, Hirokawa S, Sekine Y, Fujita N, Saito S, Kawashima Y, Hatano Y, Ando S, Nozaki H, Sugai A, Uemura M, Fukunaga M, Sato T, Koyama A, Saito R, Sugie A, Toyoshima Y, Kawata H, Murayama S, Matsumoto M, Kakita A, Hasegawa M, Ihara M, Kanazawa M, Nishizawa M, Tsuji S, Onodera O.
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 131 ページ: e140555

    • DOI

      10.1172/JCI140555

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 質量分析計を基盤とするがんのマルチオミクス解析2021

    • 著者名/発表者名
      松本 雅記
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 定量プロテオミクスを用いたがん研究2021

    • 著者名/発表者名
      松本 雅記
    • 学会等名
      第17回日本病理学会カンファレンス
    • 招待講演
  • [学会発表] 質量分析計を用いた未開拓プロテオームへの挑戦2021

    • 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
  • [学会発表] iMPAQT ver. 2: New platform for absolute quantification of proteins of interest2021

    • 著者名/発表者名
      Masaki Matsumoto
    • 学会等名
      10th AOHUPO
    • 国際学会 / 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によるがん代謝研究2021

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      第39回日本内分泌学会 内分泌代謝学サマーセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] ペプチドセントリックな定量プロテオミクスを用いた未開拓プロテオームの実体解明への挑戦2021

    • 著者名/発表者名
      松本雅記
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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