次世代プロテオミクスを用いたがんにおけるワールブルグ効果の根本的な解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26640080
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: プロテオミクス / がん

研究実績の概要

われわれは従来バリデーションベースに使用されているターゲットプロテオミクスの代表的な方法であるMultiple Reaction Monitoring（MRM）法を発展させることで網羅的かつ高精度でタンパク質絶対定量を行うための基盤技術の開発を行ってきた。本研究では、これまで構築してきたプロテオームワイドなMRM解析プラットフォームを利用して多検体の精密な絶対量計測が可能であることを実証することを目的とした。われわれはヒトの全リコンビナントタンパク質25,000種を試験管内で合成し、この情報を基に高速MRMで短時間に多数のタンパク質の絶対定量を可能にする技術（information-based MRM: iMRM）という方法を発明した（特許第5468073号）。このiMRM法を用いて多くのタンパク質の絶対定量を行った。特に正常細胞とがん細胞について、その代謝状態の変化をもたらすキー酵素を探索した。
われわれはワールブルグ効果の本質を解明するため、iMRM法によって正常細胞とがん細胞において、全ての代謝酵素（約1000種類）および代謝産物を絶対定量し、システム生物学的手法を取り入れながら、ワールブルグ効果のキー酵素を同定した。この結果、がんにおける代謝シフトは、カーボンソース利用をエネルギー産生から高分子化合物合成へリモデリングする適応戦略であることが明らかとなった。今後はiMRM法によって多くの分野の研究を革新的に進歩させると同時に、臨床検査への応用やバイオマーカー探索など、医学生物学に長足の進歩をもたらすことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Reconstruction of insulin signal flow from phosphoproteome and metabolome data (2014)
  • 著者名/発表者名: Yugi, K., Kubota, H., Toyoshima, Y., Noguchi, R., Kawata, K., Komori, Y., Uda, S., Kunida, K., Tomizawa, Y., Funato, Y., Miki, H., Matsumoto, M., Nakayama, K. I., Kashikura, K., Endo, K., Ikeda, K., Soga, T., Kuroda, S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 8 ページ: 1171-1183
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MDM2 mediates nonproteolytic polyubiquitylation of the DEAD-Box RNA helicase DDX24 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, T., Nishiyama, M., Moroishi, T., Yumimoto, K., Nakayama, K. I.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 34 ページ: 3321-3340
  • DOI: 10.1128/mcb.00320-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZFP36L1 and ZFP36L2 control LDLR mRNA stability via the ERK-RSK pathway (2014)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S., Homoto, M., Tanaka, R., Hioki, Y., Murakami, H., Suga, H., Matsumoto, M., Nakayama, K. I., Hatta, T., Iemura, S., Natsume, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 ページ: 10037-10049
  • DOI: 10.1093/nar/gku652
  • 査読あり
• [学会発表] 次世代プロテオミクスを用いたがん特性の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山敬一
  • 学会等名: 第45回ヒューマンサイエンス総合研究セミナー「がんの多様性に応じた研究・治療 ー 創薬のパラダイムシフト ー
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-01-13 – 2015-01-13
  • 招待講演
• [学会発表] Deep and absolute quantification of human proteome unveils a global landscape of cancer metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K. I.
  • 学会等名: The 4th Japan-France Cancer Workshop
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代プロテオミクスと数理科学の融合が解き明かすがんの秘密 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山敬一
  • 学会等名: 第73回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 全タンパク質の絶対定量によるがん代謝シフトの解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山敬一
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代プロテオミクスと数理科学の融合が解き明かすがんの秘密 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山敬一
  • 学会等名: 生命科学系3分野がん・ゲノム・脳支援活動合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-27
  • 招待講演
• [備考] 九州大学生体防御医学研究所分子医科学分野
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html
• [備考] Department of Molecular and Cellular Biology
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index_en.html