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2016 年度 実施状況報告書

LC/MS/MSを用いた次世代メタボロミクス研究のための基盤技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K01812
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

津川 裕司  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (30647235)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードメタボロミクス / リピドミクス / 質量分析 / LC-MS/MS
研究実績の概要

平成29年度では,主に2点の技術開発を行った.
1.標準品のマススペクトルが無く,「未同定」として検出される低分子化合物に対して,構造推定を行うためのMS-FINDERソフトウェアを開発した.このプログラムではまず,構造未知のイオンのプリカーサーイオンから組成式の推定を行い,そこから考えられうる構造式候補をオンラインデータベースであるHMDB・KNApSAcKなどに検索を行う.その後,「水素再配置則によるマスフラグメンテーションの解釈法」を用いて,MS/MSスペクトルから最も妥当性が高いと考えられる化合物構造式を割り出す.本手法は現在,およそ60%の確率で正解構造を割り出すことに成功しており,上位5つの候補の中に正解構造が含まれる確率はおよそ85%という精度で構造推定が可能なプラットホームの構築に成功している.これら水素再配置則によるマスフラグメンテーションの解釈ならびにMS-FINDERソフトウェアは,Analytical Chemistry 2016, 16, 7946-7958にその成果を掲載した.
2.スフィンゴ脂質(スフィンゴミエリン・セラミド分子種)のin silico MS/MSスペクトルを構築した.これにより,以前までに構築が完了していたグリセロ脂質(中性脂質・リン脂質などの極性脂質)だけでなく,スフィンゴ脂質も同一LC-MS/MSの分析系で同定することができ,より網羅的なノンターゲットリピドミクスが可能となった.HeLa細胞・HEK 293細胞,およびマウスの皮膚・肝臓サンプルを用いたテストサンプルの結果では,ネガティブイオンモードのLC-MS/MS分析系で検出される脂質由来イオンのうち,415種のユニークな脂質構造を同定することに成功した.本研究は,Journal of Cheminformatics, 2017, 9:19にその成果を掲載した.

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

共同研究先である理化学研究所メタボローム研究チーム(有田誠チームリーダー)およびUC Davisオリバー・フィーン研究室との連携がスムーズに進み,質量分析の計測データが円滑に取得できたことが研究の推進に寄与したと考えられる.

今後の研究の推進方策

現在,理化学研究所統合メタボロミクス研究グループと共同で,植物中未知化合物の網羅的同定を目指したプログラム開発を行っている.この成果を,2016年に発表したMS-FINDERプログラムに搭載することで,より精度の高い構造推定プログラムの構築を行う.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件)

  • [雑誌論文] Comprehensive identification of sphingolipid species by in silico retention time and tandem mass spectral library2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tsugawa, Kazutaka Ikeda, Wataru Tanaka, Yuya Senoo, Makoto Arita, Masanori Arita
    • 雑誌名

      Journal of cheminformatics

      巻: 9 ページ: 19

    • DOI

      10.1186/s13321-017-0205-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrogen rearrangement rules: computational MS/MS fragmentation and structure elucidation using MS-FINDER software2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tsugawa, Tobias Kind, Ryo Nakabayashi, Daichi Yukihira, Wataru Tanaka, Tomas Cajka, Kazuki Saito, Oliver Fiehn, Masanori Arita
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 88 ページ: 7946-7958

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.6b00770

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり

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公開日: 2018-01-16  

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