脂質修飾タンパク質の網羅的探索に基づく新規バイオマーカーの発見と応用

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26450125
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 内海 俊彦 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20168727)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 脂質修飾 / N-ミリストイル化 / プレニル化 / 網羅的解析 / バイオマーカー探索

研究実績の概要

平成27年度における本研究では、平成23-25年度の科学研究費補助金の研究課題(No.23580136)および平成26年度の本研究において確立した無細胞タンパク質合成系と遺伝子導入細胞を用いた新規N-ミリストイル化タンパク質の網羅的同定法を、Swiss-Protに収録されたアイソフォームを含む約46,000個の全ヒトタンパク質に適用した解析をほぼ完成させた。その結果、昨年度見出したものと合計すると150個を超える新規N-ミリストイル化タンパク質が見い出され、予想を超える成果が得られた。これらの中には、各種のがんや神経変成疾患との直接的な関連が示唆されているタンパク質が相当数含まれており、疾患バイオマーカーへの応用が期待できるタンパク質も含まれていた。これらのタンパク質の細胞レベルにおける機能について、培養細胞への一過的発現により解析した結果、N-ミリストイル化に依存して細胞や細胞内小器官の形態に顕著な変化を生ずるタンパク質や、N-ミリストイル化に依存して特異的な細胞内局在を示すタンパク質が見出された。さらに、これまで細胞質タンパク質に専ら生ずると考えられてきたN-ミリストイル化が多数の膜タンパク質に生じていることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

各種のがんや神経変成疾患との直接的な関連が示唆されているタンパク質のうちいくつかについてはその細胞レベルでの機能解析が進んでおり、「全ヒトタンパク質を対象とした網羅的な解析が進行しているN-ミリストイル化タンパク質に焦点をしぼり、平成２６年度の本研究で見出された新規N-ミリストイル化タンパク質候補のうち、疾患や細胞情報伝達に関与すると予測されるタンパク質について解析を行う。」という平成27年度の「研究の目的」は十分に達成されたと考える。また、ヒトN-ミリストイル化タンパク質については、Swiss-Prot収録ヒト全タンパク質の解析をほぼ完了し、2年目の研究進行状況としては順調であると考える。

今後の研究の推進方策

平成２８年度には、全ヒトタンパク質を対象とした網羅的な解析がほぼ完了したN-ミリストイル化タンパク質に焦点をしぼり、本研究で見出された約150個の新規N-ミリストイル化タンパク質のうち、疾患や細胞情報伝達に関与すると予測されるタンパク質についてさらに解析を行う。即ち、各種のがん細胞株や遺伝子導入ヒト細胞を用いて、以下の [1], [2]の方法によりタンパク質機能発現におけるN-ミリストイル化の役割を明らかにし、がんを始めとする疾患との関連について解析するとともに、バイオマーカーとしての利用の可能性について検討する。
[1] N-ミリストイル化を阻害した変異体、およびN-ミリストイル化阻害剤を用いたタンパク質機能発現におけるN-ミリストイル化の機能解明
[2] RT-PCR法による各種臓器由来がん細胞での発現レベルの解析と、RNAi法およびN-ミリストイル化阻害剤を用いたがん化とN-ミリストイル化との関連性の解析
これまでの研究成果および [1], [2] の解析により得られた実験結果を総合的に評価し、新たに見出されたN-ミリストイル化タンパク質の疾患との関連について考察し、疾患バイオマーカー、あるいは疾患治療のための標的分子としての利用の可能性について検討する。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた使用予定額をほぼ予定通り使用したが、平成27年度予算には、26年度の次年度使用額が加算されていたため、これを十分に使用しきることができず次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

この経費は、28年度の請求額と合わせて、研究推進方策に記述した研究項目[1], [2]の解析のために有効に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Phytoestrogen suppresses efflux of the diagnostic marker protoporphyrin IX in lung carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujita H, Nakagawa K, Kobuchi H, Ogino T, Kondo Y, Inoue K, Shuin T, Utsumi T, Utsumi K, Sasaki J, Ohuchi H
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 76 ページ: 1837-1846
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-15-1484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homozygous mutation of STXBP5L explains an autosomal recessive infantile-onset neurodegenerative disorder. (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kumar, M.A. Corbett, N.JC. Smith, L.A. Jolly, C. Tan, D.J. Keating, M.D. Duffield, T. Utsumi, K. Moriya, K.R. Smith, A. Hoischen, K. Abbott, M.G. Harbord, A.G. Compton, J.A. Woenig, P. Arts, M. Kwint, N. Wieskamp, S. Gijsen, J.A. Veltman, M. Bahlo, J.G. Gleeson, E. Haan, J. Gecz.
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 24 ページ: 2000-2010
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu614.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of novel human N-myristoylated proteins from human complementary DNA resources by cell-free and ellular metabolic labeling analyses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Emi Takamitsu, Motoaki Otsuka, Tatsuki Haebara, Manami Yano, Kanako Matsuzaki, Hirotsugu Kobuchi, Koko Moriya, Toshihiko Utsumi.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 10 ページ: e0136360
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136360.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] シロイヌナズナ CBL5 の発現解析と脂質修飾による細胞内局在調節機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹林昂亮、齋藤俊也、内海俊彦、守屋康子、加藤恵、佐藤陽子、武藤潤、越智直樹、橋本研志、Katrin Held、Jorg Kudla、上田実、横山隆亮、西谷和彦、浜本晋、魚住信之
  • 学会等名: 第５７回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス (岩手県盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナ CPK の脂質修飾による細胞内局在調節およひ輸送体活性調節の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋藤俊也、浜本晋、内海俊彦、守屋康子、松浦愛子、佐藤陽子、野口寛人、戸澤譲、山内清司、橋本 研志、Jorg Kudla、魚住信之
  • 学会等名: 第５７回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス (岩手県盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] タンパク質N末端配列情報に基づくヒトN-ミリストイル化タンパク質の網羅的探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢野愛美、大塚基顕、守屋康子、内海俊彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] ミトコンドリア外膜タンパク質 SAMM50 および TOMM40 に生ずるN-ミリストイル化の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松崎嘉奈子、高光恵美、守屋康子、内海俊彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系における代謝標識法を用いた ヒトN-ミリストイル化タンパク質の網羅的同定の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢野愛美、大塚基顕、高光恵美、守屋康子、内海俊彦
  • 学会等名: 第56回 日本生化学会 中国・四国支部例会
  • 発表場所: 島根大学大学会館（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-05-29 – 2015-05-30
• [学会発表] ミトコンドリア外膜タンパク質 SAMM50 および TOMM40 に生ずるN-ミリストイル化の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松崎嘉奈子、高光恵美、守屋康子、内海俊彦
  • 学会等名: 第56回 日本生化学会 中国・四国支部例会
  • 発表場所: 島根大学大学会館（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-05-29 – 2015-05-30
• [備考] 山口大学農学部 生物機能科学科 内海俊彦
  • URL: http://www.agr.yamaguchi-u.ac.jp/member/utsumi/index.html