データウェアハウスとタンパク質予測情報を組み合わせた創薬標的探索システムの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25430186
• 研究機関: 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所
• 研究代表者: 水口 賢司 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 バイオインフォマティクスプロジェクト, プロジェクトリーダー (50450896)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: データベース / 創薬ターゲット / タンパク質相互作用

研究実績の概要

本研究では、申請者がこれまでに開発した創薬プロセス初期における探索研究を支援する統合データウェアハウスTargetMineと、個々のタンパク質の機能や相互作用を予測する方法を統合し、可能な限りインシリコで創薬ターゲット及びバイオマーカーの探索を行なう次世代創薬支援システムプロトタイプの構築を目的としている。
最終年度ではまず、研究期間全体を通して行なってきたTargetMineに統合するデータの拡張をさらに進めるとともに、新たな解析ワークフロー機能を実現した。これにより、創薬ターゲットの絞り込みを支援するシステムとして開発したTargetMineが、より一般的な創薬支援のためのデータ解析プラットフォームとして利用可能になった（Chen et al., PLoS ONE 2014; Chen et al., Database 2016）。
次に、タンパク質のアミノ酸配列のみから、そのタンパク質がDNA結合タンパク質であるかどうか、またどの部位でDNAと結合するかを予測する方法をヒトゲノム全体に適用した（論文投稿中）。また、２つのアミノ酸配列が与えられたときに、それらが相互作用するかどうかを予測する方法PSOPIAを完成した（Murakami & Mizuguchi, BMC Bioinformatics 2014）。これら予測によるアノテーションと、TargetMineに格納している実験的に決定されたアノテーションとを統合して解析できるシステムを構築した（投稿準備中）。
最後に、こうして開発したシステムを具体的な創薬ターゲットやバイオマーカーの探索に応用した。例えば、重篤な呼吸器疾患の病態モデルマウスの網羅的遺伝子発現データをTargetMineにより解析して、老化や炎症と関連する新規経路の抽出に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] University College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London
• [国際共同研究] Merck Research Laboratories, Merck & Co(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Merck Research Laboratories, Merck & Co
• [雑誌論文] An integrative data analysis platform for gene set analysis and knowledge discovery in a data warehouse framework (2016)
  • 著者名/発表者名: Chen Y. A., Tripathi L. P., Mizuguchi K.
  • 雑誌名: Database (Oxford) 巻: - ページ: baw009
  • DOI: 10.1093/database/baw009.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The diversity of H3 loops determines the antigen-binding tendencies of antibody CDR loops (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Y., Mizuguchi K.
  • 雑誌名: Protein Sci 巻: 25 ページ: 815-825
  • DOI: 10.1002/pro.2874.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integration of Ligand and Structure Based Approaches for CSAR-2014 (2015)
  • 著者名/発表者名: Prathipati P., Mizuguchi K.
  • 雑誌名: J. Chem. Inf. Model 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1021/acs.jcim.5b00477
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Profiles of microRNA networks in intestinal epithelial cells in a mouse model of colitis (2015)
  • 著者名/発表者名: Lee J., Park E.J.,Yuki Y., Ahmad S., Mizuguchi K., Ishii K. J, Shimaoka M., Kiyono H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 18174
  • DOI: 10.1038/srep18174.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integration of Disease Entries Across OMIM, Orphanet, and a Proprietary Knowledge Base (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito M., Nakagawa S., Mizuguchi K., Okumura T.
  • 雑誌名: Current Approaches in Applied Artificial Intelligence (Lecture Note in Computer Science) 巻: 9101 ページ: 120-130
  • DOI: 10.1007/978-3-319-19066-2_12
  • 査読あり
• [雑誌論文] BIG3 Inhibits the Estrogen-Dependent Nuclear Translocation of PHB2 via Multiple Karyopherin-Alpha Proteins in Breast Cancer Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim N. H., Yoshimaru T., Chen Y. A., Matsuo T., Komatsu M., Miyoshi Y., Tanaka E., Sasa M., Mizuguchi K., Katagiri T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(6) ページ: e0127707
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0127707.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retinoblastoma Binding Protein 4-Regulated Classical Nuclear Transport Is Involved in Cellular Senescence (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujii A., Miyamoto Y., Moriyama T., Tsuchiya Y., Obuse C., Mizuguchi K., Oka M., Yoneda Y.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 290(49) ページ: 29375-88
  • DOI: 10.1074/jbc.M115.681908.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systems Biology Approaches to a Rational Drug Discovery Paradigm (2015)
  • 著者名/発表者名: Prathipati P., Mizuguchi K.
  • 雑誌名: Current Topics in Medicinal Chemistry 巻: 16(9) ページ: 1009-1025
  • DOI: 10.2174/1568026615666150826114524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of potential inhibitors based on compound proposal contest: Tyrosine-protein kinase Yes as a target (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiba S.,Ikeda K. Ishida T.,Gromiha M.,Taguchi Y., Iwadate M.,Umeyama H.,Hsin K..,Kitano H., Yamamoto K., Sugaya N.,Kato K..,Okuno T., Chikenji G.,Mochizuki M.,Yasuo N,Yoshino R., Yanagisawa K.,Ban T T., Teramoto R., Ramakrishnan C.,Thangakani A. M.,Velmurugan D., Prathipati P.,Ito J.,Tsuchiya Y.,Mizuguchi K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 5 巻: 5 ページ: 17209
  • DOI: 10.1038/srep17209.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 構造からネットワークへ：計算生物学による創薬研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: 日本学術振興会構造生物169委員会 第４９回研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] アジュバント空間の解析を可能にする統合データベース (2016)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: 第9回次世代アジュバント研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-01-19
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of serum microRNA expression and cytokine production profiles for understanding febrile episodes after vaccination (2016)
  • 著者名/発表者名: Natsume-Kitatani Y., Ozasa K., Nakayama T., Ishii K., Mizuguchi K.
  • 学会等名: 第９回次世代アジュバント研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-01-19
• [学会発表] 健康な日本人の生活習慣と腸管免疫・腸内細菌データベースの構築：バイオインフォマティクスの視点から (2016)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: シリーズ「薬づくりの新しいR&Dモデルを探る」第１１回「薬づくりと健康食品開発を結ぶ」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-01-15
  • 招待講演
• [学会発表] 医薬基盤・健康・栄養研究所の創薬支援データベースとツール (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司, 坂手龍一, 深川明子, 五十嵐芳暢, 陳怡安, 長尾知生子
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本分子生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] データ統合と計算の融合による創薬研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: バイオスーパーコンピューティング神戸2015
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] 計算システム生物学によるポリファーマコロジーへのアプローチと新たな合理的創薬パラダイム (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: CBI学会2015年大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] The integration of biological data and its application to drug discovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Y., Prathipati P., Mizuguchi K.
  • 学会等名: CBI学会2015年大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-27
• [学会発表] A systems biology framework for the identification of the molecular basis of immune adjuvanticity (2015)
  • 著者名/発表者名: Prathipati P., Aoshi T.,Igarashi K., Mizuguchi K.
  • 学会等名: 9th Vaccine & ISV Congress
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] A systems level analysis of adjuvant transcriptomes for biomarker and target discovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Tripathi L. P., .Ito J., Aoshi T., Ishii J. K., Mizuguchi K.
  • 学会等名: 9th Vaccine & ISV Congress
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] 創薬・疾患研究のためのデータベース検索システム Sagace & Toxygates (2015)
  • 著者名/発表者名: 長尾知生子, 五十嵐芳暢, 森田瑞樹, 陳怡安, 深川明子, 坂手龍一, 水口賢司
  • 学会等名: トーゴーの日シンポジウム2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-06
• [学会発表] トキシコゲノミクスデータの統合化を目指したOpen TG-GATEsの再RDF化について (2015)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐芳暢, 伊藤真和吏, 川島秀一, 山田弘, 水口賢司
  • 学会等名: トーゴーの日シンポジウム2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-06
• [学会発表] 創薬・疾患研究への活用に向けたデータベース連携 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂手龍一, 深川明子, 水口賢司, 山田弘, 塩谷恭子, 松田潤一郎, 宮本恵宏, 梅垣敬三, 小原有弘, 松山晃文
  • 学会等名: トーゴーの日シンポジウム2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-05
• [学会発表] 創薬の初期研究における統合データウェアハウスTargetMine (2015)
  • 著者名/発表者名: 陳怡安，ロケシュ テリパチ，水口賢司
  • 学会等名: トーゴーの日シンポジウム2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-05
• [学会発表] Ligand-induced conformational changes in STING are essential for its signal transduction（リガンド結合による構造変化がもたらすSTINGシグナル伝達系への影響） (2015)
  • 著者名/発表者名: 土屋裕子，水口賢司
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 計算生物学による分子認識と生体応答の予測：がん創薬に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: 第２回 次世代がんインフォマティクス研究会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Effective characterisation of adjuvant transcriptomes for biomarker and target discovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Tripathi L.P., Ito J., Aoshi T., Ishii J. K., Mizuguchi K.
  • 学会等名: The 12th [BC]2 - the Basel Computational Biology Conference
  • 発表場所: バーゼル（スイス）
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] Pose and affinity predictions of fXa,SYK and TrmD ligands for CSAR-2014: application of an integrated ligand and protein structure based approach (2015)
  • 著者名/発表者名: Prathipati P., Mizuguchi K.
  • 学会等名: JCUP VI, OpenEye Scientific Software meeting
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] データウェアハウスによる創薬関連データ統合と解析の実際 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口賢司
  • 学会等名: 第361回 CBI学会研究講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-04-24
  • 招待講演
• [備考] TargetMineトップページ
  • URL: http://targetmine.mizuguchilab.org
• [備考] TargetMine解析ワークフロー機能
  • URL: http://targetmine.mizuguchilab.org/auxiliary-toolkit
• [備考] TargetMineパスウェイクラスタリング機能
  • URL: http://targetmine.mizuguchilab.org/integrated-pathway-clusters
• [備考] PSOPIA - アミノ酸配列のみからの相互作用タンパク質の予測プログラム
  • URL: http://mizuguchilab.org/PSOPIA/
• [備考] Research | Mizuguchi Laboratory
  • URL: http://mizuguchilab.org/research