質量分析によるアミノ酸配列de novo決定のための新規手法開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03245
• 研究機関: 富山国際大学
• 研究代表者: 河野 信 富山国際大学, 現代社会学部, 教授 (40470075)
• 研究分担者: 岩崎 未央 京都大学, iPS細胞研究所, 講師 (10722811) ; 小林 大樹 新潟大学, 医歯学系, 助教 (20448517)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: タンパク質 / 質量分析 / アミノ酸配列決定 / アミノ酸組成分析 / de novo sequencing

研究実績の概要

本研究の目的は、アミノ酸配列の配列データベースを用いない同定（de novo sequencing）を行うにあたって、通常はアルゴリズムを用いて情報学的に行われてきた配列候補の絞り込み（枝刈り）を、新規の実験系などから取得した物性情報などの実験情報に基づく枝刈りに替え、既存手法の問題点を回避した新規手法を開発することである。本年度は、以下の項目を実施した。
(1)ペプチド物性情報の取得手法確立については、予備的研究において有効性を確認済みであるアミノ酸組成情報、等電点・酵素切断部位に当たるアミノ酸の個数などの検討を行った。
(2)ペプチド物性情報を併用した配列決定アルゴリズムの開発については、MS/MSスペクトルからペプチドタグを機械学習で同定する手法を開発した。トレーニングデータとして、jPOSTで再解析済みのデータからタグ（正解）と対応するピークリストを抽出した。その結果、13プロジェクト183ファイル（ヒト＆ヒトiPS）から、DB検索法でアノテーションできた3,291,902個のMS/MSスペクトルを取り出し、624,357種類の配列タグ情報を抽出した。ここで長さ2，3個のタグについては、配列データベース上の80％前後のタグが確認されるが、長さ4個のタグでは確認できる比率が激減し、5個以上はほぼ確認できなくなる（長いタグではバリエーションが増えて確認できるタグの比率が減るためと考えられる）。また測定されるイオンは2，3，4価がほぼすべてであった。このデータを基に、長さ3個のアミノ酸配列タグを同定対象として用いることを決めた。
(3)ペプチド配列からタンパク質配列を再構成する手法の開発については、塩基配列のde novoアセンブルを参考に、同定できたタグ・ペプチドを重ね合わせ接続するためのプログラムを試作した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] European Bioinformatics Institute(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: European Bioinformatics Institute
• [国際共同研究] Institute for Systems Biology/University of California San Diego(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Institute for Systems Biology/University of California San Diego
• [雑誌論文] Proteomics Standards Initiative at Twenty Years: Current Activities and Future Work (2023)
  • 著者名/発表者名: Deutsch EW,Vizcaino JA,Jones AR,Binz PA,Lam H,Klein J,Bittremieux W,Perez-Riverol Y,Tabb DL,Walzer M,Ricard-Blum S,Hermjakob H,Neumann S,Mak TD,Kawano S,Mendoza L,Van Den Bossche T,Gabriels R,Bandeira N,Carver J,Pullman B,Sun Z,Hoffmann N,Shofstahl J,Zhu Y,Licata L,Quaglia F,Tosatto SCE,Orchard SE
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: 22 ページ: 287～301
  • DOI: 10.1021/acs.jproteome.2c00637
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The ProteomeXchange consortium at 10 years: 2023 update (2022)
  • 著者名/発表者名: Deutsch EW、Bandeira N、Perez-Riverol Y、Sharma V、Carver JJ、Mendoza L、Kundu DJ、Wang S、Bandla C、Kamatchinathan S、Hewapathirana S、Pullman BS、Wertz J、Sun Z、Kawano S、Okuda S、Watanabe Y、MacLean B、MacCoss MJ、Zhu Y、Ishihama Y、Vizcaino JA
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 51 ページ: D1539～D1548
  • DOI: 10.1093/nar/gkac1040
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Proteomics Standards Initiative’s ProForma 2.0: Unifying the Encoding of Proteoforms and Peptidoforms (2022)
  • 著者名/発表者名: LeDuc Richard D.、Deutsch Eric W.、Binz Pierre-Alain、Fellers Ryan T.、Cesnik Anthony J.、Klein Joshua A.、Van Den Bossche Tim、Gabriels Ralf、Yalavarthi Arshika、Perez-Riverol Yasset、Carver Jeremy、Bittremieux Wout、Kawano Shin、Pullman Benjamin、Bandeira Nuno、Kelleher Neil L.、Thomas Paul M.、Vizca?no Juan Antonio
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: 21 ページ: 1189～1195
  • DOI: 10.1021/acs.jproteome.1c00771
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] プロテオームデータの収集と標準化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河野 信
  • 学会等名: 疾患プロテオミクス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Mass++ ver.4 -MS data viewer meets online databases- (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Tanaka, Masaki Murase, Masaki Kato, Hiroyuki Yamamoto, Tsuyoshi Tabata, Maiko Kusano, Shin Kawano, Susumu Goto, Yasushi Ishihama, Akiyasu C. Yoshizawa
  • 学会等名: The HUPO 2022 Congress
  • 国際学会