定量リン酸化プロテオミクスによる膠芽腫幹細胞mTORシグナルの阻害攪乱機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26505001
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 秦 裕子 東京大学, 医科学研究所, 技術専門員 (80401256)
• 研究分担者: 尾山 大明 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30422398)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: プロテオミクス / 膠芽腫幹細胞 / mTOR シグナル / リン酸化 / SILAC

研究実績の概要

膠芽腫は脳腫瘍の中で発生頻度が最も高く、診断確定後の平均生存期間が約15箇月と報告されている極めて悪性度の高い腫瘍である。また化学療法や放射線治療に対しても高い抵抗性を示し、過去数十年にわたってその治療成績は殆ど改善されていない。
近年、膠芽腫をはじめとするある種の腫瘍においてがん幹細胞の存在が実験的に証明されている。がん幹細胞はがん組織のヒエラルキーの頂点に立ち、高い造腫瘍能、及び自己複製能を示すことから、がんの根治のためにはがん細胞全体をターゲットとする従来の治療法を見直し、がん幹細胞に代表される造腫瘍能が高い細胞に的を絞った新たな治療戦略の展開が急務であると考えられる。
我々は先行研究において質量分析計を用いた相対定量法であるSILAC法とTiO2カラムを用いたリン酸化ペプチド濃縮法を組み合わせ、患者由来膠芽腫幹細胞に関するEGF刺激依存的な大規模リン酸化プロテオーム解析を行った結果、当該細胞の幹細胞性維持においてmTORパスウェイが重要な働きを担うことが示唆された(Kozuka-Hata et al., PLoS One, 7: e43398, 2012)。本研究課題では、更にmTOR特異的阻害剤による当該パスウェイ下流シグナルの攪乱実験を行い、複雑な制御機構の特徴をリン酸化レベルで体系的に見出すことを目的として研究を行った。
平成26年度に取得した約6,000種類のリン酸化ペプチド情報及び平成27年度に計測した約5,000種類の発現プロテオーム情報に基づき、NetworKIN, Motif-x, DAVID, IPA 等を用いた統合ネットワーク解析を行った結果、当該細胞の幹細胞性維持に関してDNAチェックポイント機構の関与が強く示唆される結果を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Differential analyses of major allergen proteins in wild-type rice and rice producing a fragment of anti-rotavirus antibody. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Y, Kurokawa S, Kozuka-Hata H, Tokuhara D, Mejima M, Kuroda M, Oyama M, Nishimaki-Mogami T, Teshima R, Kiyono H.
  • 雑誌名: Regul Toxicol Pharmacol. 巻: 76 ページ: 128-136
  • DOI: 10.1016/j.yrtph.2016.01.023.
  • 査読あり
• [雑誌論文] USP7 and TDP-43: Pleiotropic Regulation of Cryptochrome Protein Stability Paces the Oscillation of the Mammalian Circadian Clock. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano A, Nakagawa T, Yoshitane H, Oyama M, Kozuka-Hata H, Lanjakornsiripan D, Fukada Y.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11 ページ: e0154263
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0154263.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative phosphoproteomics-based molecular network description for high-resolution kinase-substrate interactome analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Narushima Y, Kozuka-Hata H, Tsumoto K, Inoue J, Oyama M.
  • 雑誌名: Bioinformatics. 巻: 32 ページ: 2083-2088
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btw164.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin-I T, Minakuchi Y, Ohishi K, Motoyama A, Aizu T, Enomoto A, Kondo K, Tanaka S, Hara Y, Koshikawa S, Sagara H, Miura T, Yokobori S, Miyagawa K, Suzuki Y, Kubo T, Oyama M, Kohara Y, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A, Kunieda T.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 20 ページ: 12808
  • DOI: 10.1038/ncomms12808.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 高精度プロテオミクスによるシグナル伝達制御機構の数理ネットワーク解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾山 大明
  • 学会等名: 新学術領域「数理シグナル」 第一回公開シンポジウム「数理シグナル」学術領域の創出
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所附属病院棟8階 大会議室
  • 年月日: 2017-02-11 – 2017-02-11
  • 招待講演
• [学会発表] 大規模翻訳後修飾情報に基づくインタラクトーム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾山 大明
  • 学会等名: 新学術領域「数理シグナル」 第一回公開シンポジウム「数理シグナル」学術領域の創出
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所白金ホール
  • 年月日: 2017-02-11 – 2017-02-11
• [学会発表] 膠芽腫幹細胞情報伝達系の数理システム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕子
  • 学会等名: 新学術領域「数理シグナル」 第一回公開シンポジウム「数理シグナル」学術領域の創出
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所白金ホール
  • 年月日: 2017-02-11 – 2017-02-11
• [学会発表] 高深度定量リン酸化プロテオミクスと大規模インタラクトーム情報を基盤とする膠芽腫幹細胞情報伝達系の統合ネ ットワーク解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕子、成島 悠太、廣木 朋子、那須 亮、津本 浩平、井上 純一郎、秋山 徹、尾山 大明
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] Phosphoproteomics-based Network Analysis of Cancer Cell Signaling Regulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Oyama
  • 学会等名: The 8th Asia Oceania Human Proteome Organization (AOHUPO) Congress
  • 発表場所: Fleur De Chine Hotel, Sun Moon Lake, Taiwan
  • 年月日: 2016-09-22 – 2016-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 実験医学増刊 生命科学で使える はじめての数理モデルとシミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾山 大明、秦 裕子
  • 総ページ数: 239
  • 出版者: 羊土社