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2018 年度 実績報告書

キノームの機能制御メカニズムの解明

公募研究

研究領域代謝アダプテーションのトランスオミクス解析
研究課題/領域番号 18H04799
研究機関京都大学

研究代表者

杉山 直幸  京都大学, 薬学研究科, 准教授 (50545704)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードプロテオミクス / シグナル伝達 / タンパク質キナーゼ / 分析化学
研究実績の概要

本研究では、プロテインキナーゼに焦点を当て、そのキナーゼ活性とキナーゼ自身の翻訳後修飾との関連性、すなわちキナーゼの活性制御メカニズムをキノームレベルで一斉解析する手法の開発を目的とする。
本年度の研究において、最初に、キナーゼ活性計測法に用いる基質ペプチドの選択性の評価を合成ペプチドとキナーゼ組換え体とのin vitro試験により行った。その結果、セリン/スレオニンキナーゼについては設計した187基質ペプチドの内、約半数が標的のキナーゼあるいはファミリーによって高選択的にリン酸化されることが示された。一方、チロシンキナーゼについては、ほとんどのキナーゼについて十分な選択性が得られていないことが分かった。基質ペプチドの選択性を向上させるために、in vitroキナーゼ反応試験後に得られたリン酸化ペプチド混合物の前分画を陰イオン交換あるいは高pH逆相クロマトグラフィーにより行い、従来よりもより大規模なin vitro基質の取得を行った。その結果、キナーゼ特異的なリン酸化モチーフを多く抽出することが可能となった。また、キナーゼ活性計測法の別法として、キナーゼの活性制御に関与することが既に知られているキナーゼ自身のリン酸化部位をターゲットにした、SRM(selected reaction monitoring)による定量法を開発した。
さらに、ゲノム情報未知な生物種に対するプロテオーム解析法の開発を行い、これをヘリコバクター・ピロリ菌のリン酸化プロテオーム解析に応用した。
これらの改良した手法を用いて、阻害薬刺激などによる摂動を与えた細胞株に対して、リン酸化プロテオーム解析とキナーゼ活性計測を行い、キナーゼのリン酸化状態と活性に関する情報を集積した。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の研究計画にあった、摂動を与えた細胞株に対する、リン酸化プロテオーム解析とキナーゼ活性計測によるデータ取得については、データ数が少ないものの実施することができた。
キナーゼ活性計測に使用する基質ペプチドについては、セリン/スレオニンキナーゼについては半数以上が選択性が高い配列が設計可能となっており、より大規模な基質情報の取得により選択性の改善が見込まれることも示されている。
チロシンキナーゼについては、選択性の高い基質ペプチドが設計できていないという課題が残っているが、計画はおおむね順調に進捗していると考える。

今後の研究の推進方策

当初の計画に従い、2018年度に引き続き、摂動を与えた細胞に対してリン酸化プロテオーム解析およびキナーゼ活性計測を行う。
合わせて、キナーゼ活性計測に用いる基質ペプチドの改良と対象キナーゼの拡張を図る。2018年度に得たいくつかのキナーゼに対する大規模基質情報を用いて、基質ペプチドの再設計を行い、そのキナーゼ選択性を合成ペプチドを用いて評価を行う。選択性の改善が見られた際には、他のキナーゼについても大規模基質情報の取得を実施し、基質ペプチドの再設計、および新規な基質ペプチドの創製を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparative proteomics of Helicobacter pylori strains reveals geographical features rather than genomic variations2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Naoyuki、Miyake Satomi、Lin Miao‐Hsia、Wakabayashi Masaki、Marusawa Hiroyuki、Nishiumi Shin、Yoshida Masaru、Ishihama Yasushi
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 24 ページ: 139~150

    • DOI

      10.1111/gtc.12662

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selected Reaction Monitoring of Kinase Activity-Targeted Phosphopeptides2019

    • 著者名/発表者名
      Chisato TAKAHASHI, Tatsuya YAZAKI, Naoyuki SUGIYAMA, Yasushi ISHIHAMA
    • 雑誌名

      Chromatography

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2019.005

  • [学会発表] 細菌叢の高深度メタプロテオーム解析2019

    • 著者名/発表者名
      杉山直幸
    • 学会等名
      Meta-Omics Workshop in Kyoto 2019
    • 招待講演
  • [学会発表] キノームプロファイリングによるリン酸化ネットワーク解析2018

    • 著者名/発表者名
      杉山直幸・ 今村春菜・ 坂本大・ 中園純菜・ 八児一隆・ 高橋知里・ Hsin-yi, Chang・ 石濱泰
    • 学会等名
      日本質量分析学会・日本プロテオーム学会 2018年合同大会
  • [学会発表] Direct Profiling of Kinome Activities Using Kinase-Specific Substrate Peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Sugiyama, Dai Sakamoto, Junna Nakazono, Kazutaka Yachigo, Hsin-Yi Chang, Yasushi Ishihama
    • 学会等名
      25th International Symposium on Electro- and Liquid Phase-Separation Techniques(ITP2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Phosphoproteome and Kinome Profiling Using NanoLC-MS/MS2018

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Sugiyama
    • 学会等名
      2nd International BMS Symposium 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キノーム活性測定に向けたin vitroキナーゼ基質の大規模同定2018

    • 著者名/発表者名
      中園純菜・ 坂本大・ 張心儀・ 杉山直幸・ 石濱泰
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
  • [学会発表] 八児 一隆・ 張 心儀・ 杉山 直幸・ 石濱 泰2018

    • 著者名/発表者名
      セリウム錯体を用いた脱リン酸化法のin vitroキナーゼ試験への適用
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
  • [備考] 京都大学薬学研究科 石濱研究室

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/seizai/

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公開日: 2019-12-27  

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