シロイヌナズナにおけるバイオケミカルパニングとメタボロミクス

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14658183
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野路 征昭 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80271534) ; 山崎 真巳 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助教授 (70222370)
• Keywords: メタボローム / メタボロミクス / 網羅的代謝物プロファイリング / シロイヌナズナ / 栄養応答

Research Abstract

シロイヌナズナ全ゲノム配列の解読が終了し、遺伝子発現やタンパク質蓄積の網羅的解析によるシステムズ生物学が盛んになってきている。発現プロファイルやタンパク質プロファイルの変化は代謝物蓄積パターンのより複雑な変化をもたらしており、その理解は生命現象のメカニズムを解き明かす重要な手がかりとなり得る。近年GC-MSなどを用いた代謝物のハイスループットな網羅的解析が行われるようになり、メタボロミクス研究がなされるようになった。本研究では、超高分解能を持つフーリエ変換イオンサイクロトロン(FT)-MSを用いたnon-targetedな網羅的代謝物プロファイリングを目指すと同時に、発現プロファイルとの統合により新たな知見を得ることを目的としている。硫黄欠乏および窒素欠乏条件下で約3週間水耕栽培した外見上は正常なシロイヌナズナのロゼット葉および根を植物材料に用いて、DNAマクロアレイにより約9,000遺伝子の発現プロファイルを調べた。遺伝子発現はグローバルには硫黄欠乏と窒素欠乏とで同様のプロファイルを示すことが判った。また葉と根では異なる遺伝子群が栄養欠乏に応答していた。さらに、統計学的解析とクラスター解析により、硫黄欠乏および窒素欠乏で特異的に発現の変化する遺伝子を同定した。同時にこれらについて代謝物の網羅的解析を行った。超高分解能を持つフーリエ変換イオンサイクロトロン(FT)-MSにより1,000〜1,500のマスピークを検出した。得られた精密m/zの値から化合物を同定するプログラムを開発し、KEGGなどのデータベースを用いて化合物の同定・推定を進めている。