プロテオーム研究

メンバー

リーダー 研究副部長 三浦 ゆり
研究員 津元 裕樹、梅澤 啓太郎、川上 恭司郎

キーワード

プロテオーム、プロテオミクス、グライコミクス、グライコプロテオミクス、酸化ストレス、活性酸素、翻訳後修飾、健康長寿、バイオマーカータンパク質

主な研究

  1. 老化関連疾患に関わるタンパク質翻訳後修飾のプロテオーム解析
  2. 健康長寿に関わるタンパク質のプロテオーム解析
  3. 疾患バイオマーカーのプロテオーム解析

研究紹介

私たちの体は、2万余りの遺伝子(ゲノム) の情報に基づいて作られた10万種類以上のタンパク質の集まり(プロテオーム) によって構成され、それらの機能によって生命が維持され、健康が保たれています。

老化したり病気になったりして組織や細胞の機能が損なわれると、タンパク質に変化が起きます。つまり、タンパク質の変化を調べることで、病気や病態の指標となるタンパク質(バイオマーカータンパク質)や病気の原因に関わるタンパク質などを明らかにすることができるのです。そこで私たちは、図のようなプロテオーム解析の手法を用いて、老化に伴っておきる疾患でのタンパク質の変化から、老化や老化関連疾患の病態を解明したり、バイオマーカーを探索する研究に取り組んでいます。

プロテオーム研究による異常タンパク質の分析

1.老化関連疾患に関わるタンパク質翻訳後修飾のプロテオーム解析

タンパク質は合成された後、様々な修飾(翻訳後修飾)を受けることが知られています。私たちは、タンパク質が修飾を受けることによって、活性化や細胞内での局在化、タンパク質同士の相互作用、さらに失活や分解など、その様々な機能が制御されることに着目しました。そこで、糖尿病などの老化関連疾患において、タンパク質の修飾がどのように変化するかをプロテオーム解析によって明らかにし、疾患や病態のバイオマーカーとなる修飾タンパク質を探索しています。

2.健康長寿に関わるタンパク質のプロテオーム解析

105歳以上の超百寿者の血漿タンパク質のプロテオーム解析やグライコミクス、グライコプロテオミクス解析から健康長寿マーカーとなるタンパク質を探索しています。

3.疾患バイオマーカーのプロテオーム解析

血管老化などの老化関連疾患において特異的に変動するタンパク質を調べ、疾患バイオマーカーや病態解明につながるタンパク質を探索しています。

主要文献

  1. Ozawa, K., Tsumoto, H., Miura, Y., Yamaguchi, J., Iguchi-Ariga, S.M.M., Sakuma, T., Yamamoto, T., Uchiyama, Y.: DJ-1 is indispensable for S-nitrosylation of parkin, which maintains the function of mitochondria, Sci. Rep. 10, 4377, (2020)
  2. Kuwabara, N., Imae, R., Manya, H., Tanaka, T., Mizuno, M., Tsumoto, H., Kanagawa, M., Kobayashi, K., Toda, T., Senda, T., Endo, T., Kato, R.: Crystal structures of fukutin-related protein (FKRP), a ribitol-phosphate transferase related to muscular dystrophy, Nature Commun.11, 303, (2020)
  3. Mizutani, K., Horie, K., Kato, T., Nakane, K., Kawakami, K., Fujita, Y., Ito, M.: Serum PD-1 levels measured by ELISA using Nivolumab increased in advanced RCC patients: novel approach to develop companion diagnostics for antibody therapy, J. Cancer Res. Clin. Oncol. 145, 1661-1663, (2019)
  4. Mizutani, K., Kawakami, K., Horie, K., Fujita, Y., Kameyama, K., Kato, T., Nakane, K., Tsuchiya, T., Yasuda, M., Masunaga, K., Kasuya, Y., Masuda, Y., Deguchi, T., Koie, T., Ito, M.: Urinary exosome as a potential biomarker for urinary tract infection, Cell Microbiol. 21, e13020, (2019)
  5. Edo, N., Kawakami, K., Fujita, Y., Morita, K., Uno, K., Tsukamoto, K., Onose, H., Ishikawa, T., Ito, M.: Exosomes Expressing Thyrotropin Receptor Attenuate Autoantibody-Mediated Stimulation of Cyclic Adenosine Monophosphate Production, Thyroid. 29, 1012-1017, (2019)
  6. Miura, Y., Hayakawa, A., Kikuchi, S., Tsumoto, H., Umezawa, K., Chiba, Y., Soejima, Y., Sawabe, M., Fukui, K., Akimoto, Y., Endo, T.: Fumarate accumulation involved in renal diabetic fibrosis in Goto-Kakizaki rats, Arch. Biochem. Biophys. 678, 108167, (2019)
  7. Enomoto, A., Fukasawa, T., Tsumoto, H., Karube, M., Nakagawa, K., Yoshizaki, A., Sato, S., Miura, Y., and Miyagawa, K.: Prevention of calpain-dependent degradation of STK38 by MEKK2-mediated phosphorylation, Sci. Rep. 9, 16010, (2019)
  8. Hanamatsu,H., Nishikaze,T., Tsumoto,H., Ogawa,K., Kobayashi,T., Yokota,I., Morikawa,K., Suda,G., Sho,T., Nakai,M., Miura,N., Higashino,K., Sekiya,S., Iwamoto,S., Miura,Y., Furukawa,J., Tanaka,K., Sakamoto, N.: Comparative glycomic analysis of sialyl linkage isomers by sialic acid linkage-specific alkylamidation in combination with stable isotope labeling of α2,3-linked sialic acid residues, Anal. Chem. 91, 13343-13348, (2019)
  9. Akimoto, Y., Yan, K., Miura, Y., Tsumoto, H., Toda, T., Fukutomi, T., Sugahara, D., Kudo, A., Arai, T., Chiba, Y., Kaname, S., Hart, G. W., Endo, T., Kawakami, H.: O-GlcNAcylation and Phosphorylation of β-Actin Serine199 in Diabetic Nephropathy, Am. J. Physiol. Renal Physiol. 317, F1359-1374, (2019)
  10. Miura, Y., Tsumoto, H., Iwamoto, M., Yamaguchi, Y., Ko, P., Soejima, Y., Yoshida, S., Toda, T., Arai, T., Hamamatsu, A., Endo, T., Sawabe, M.: Age-associated proteomic alterations in human aortic media, Geriatr. Gerontol. Int., 19, 1054-1062, (2019)
  11. Mellini,P., Itoh, Y. Elboray, E.E., Tsumoto, H., Li, Y., Suzuki, M., Takahashi, Y., Tojo, T., Kuroara, T., Miyake, Y, Miura, Y., Kitao, Y., Kotoku, M., Iida, T., Suzuki, T.: Identification of diketopiperazine-containing 2-anilinobenzamides as potent surtuin 2 (SIRT2)-selective inhibitors targeting the "Selectivity pocket", substrate-binding site, and NAD+-binding site, J. Med. Chem, 62, 5844-5862 (2019)
  12. Kobayashi, M., Hoshino, S., Abe, T., Okita, N., Tagawa, R., Nagai, W., Konno, R., Suzuki, Y., Furuya, K., Ishikawa, N., Okado, H., Oku, M., Iwamoto, M., Miura, Y., Sudo, Y., Higami, Y.: Identification of WWP1 as an obesity-associated E3 ubiquitin ligase with a protective role against oxidative stress in adipocytes, Biochem. Biophys. Res. Commun. 508, 117-122, (2019)
  13. Fukui, K., Okihiro, S., Ohfuchi, Y., Hashimoto, M., Kato, Y., Yoshida, N., Tsumoto, H., Miura, Y.: Proteomic study on neurite responses to oxidative stress: Search for differentially expressed proteins in isolated neurites of N1E-115 cells, J. Clin. Biochem. Nutr. 64, 36-44, (2019)
  14. Imae, R., Manya, H., Tsumoto, H., Osumi, K., Tanaka, T., Mizuno, M., Kanagawa, M., Kobayashi, K., Toda, T., Endo, T.: CDP-glycerol inhibits the synthesis of the functional O-mannosyl glycan of α-dystroglycan, J. Biol. Chem., 293, 12186-12198, (2018)
  15. Takahashi, K., Miura, Y., Ohsawa, I., Shirasawa, T., Takahashi, M.: In vitro rejuvenation of brain mitochondria by the inhibition of actin polymerization, Sci. Rep., 8, 15585, (2018)
  16. Miura, Y., Hashii, N., Ohta, Y., Itakura, Y., Tsumoto, H., Suzuki, J., Takakura, D., Abe, Y., Arai, Y., Toyoda, M., Kawasaki, N., Hirose, N., and Endo, T.: Characteristic glycopeptides associated with extreme human longevity identified through plasma glycoproteomics, Biochim. Biophys. Acta, -General Subjects, 1862, 1462-1471, (2018)
  17. Goto, Y., Ogawa, Y., Tsumoto, H., Miura, Y., Nakamura, T.J., Ogawa, K., Akimoto, Y., Kawakami, H., Endo, T., Yanoshita, R., Tsujimoto, M.: Contribution of the exosome-associated form of secreted endoplasmic reticulum aminopeptidase 1 to exosome-mediated macrophage activation, Biochim. Biophys. Acta, - Molecular Cell Research, 1865, 874-888, (2018)
  18. Nishihara, R., Kobayashi, K., Imae, R., Tsumoto, H., Manya, H., Mizuno, M., Kanagawa, M., Endo, T., Toda, T.: Cell endogenous activities of fukutin and FKRP coexist with the ribitol xylosyltransferase, TMEM5, Biochem. Biophys.Res. Commun. 497, 1025-1030, (2018)
  19. Umezawa, K., Kamiya, M., Urano, Y.: A Reversible Fluorescent Probe for Real‐Time Live‐Cell Imaging and Quantification of Endogenous Hydropolysulfides. Angew. Chem. Int. Ed. 57, 9346-9350, (2018)
  20. Tsumoto, H., Akimoto, Y., Endo, T., Miura, Y.: Quantitative analysis of O-GlcNAcylation in combination with isobaric tag labeling and chemoenzymatic enrichment, Bioorg. Med. Chem. Lett. 27, 5022-5026, (2017)
  21. Kobayashi, M., Takeda, K., Narita, T., Nagai, K., Okita, N., Sudo, Y., Miura, Y., Tsumoto, H., Nakagawa, Y., Shimano, H., Higami, Y.: Mitochondrial intermediate peptidase is a novel regulator of sirtuin-3 activation by caloric restriction, FEBS Lett. 591, 4067-4073, (2017)
  22. Mellini, P., Itoh, Y., Tsumoto, H., Li, Y., Suzuki, M., Tokuda, N., Kakizawa, T., Miura, Y., Takeuchi, J., Lahtela-Kakkonen, M., Suzuki, T.: Potent mechanism-based sirtuin-2-selective inhibition by an in-situ-generated occupant of the substrate-binding site, "selectivity pocket" and NAD+-binding site, Chem. Sci., 8, 6400-6408, (2017)
  23. Nishikaze, T., Tsumoto, H., Sekiya, S., Iwamoto, S., Miura, Y., Tanaka, K.: Differentiation of sialyl linkage isomers by one-pot sialic acid derivatization for mass spectrometry-based glycan profiling, Anal. Chem. 89, 2353-2360, (2017)
  24. Murakami, M., Kameda, K., Tsumoto, H., Tsuda, T., Masuda, K., Utsunomiya, R., Mori, H., Miura, Y., Sayama, K.: TLN-58, newly discovered hCAP18 processing form, found in the lesion vesicle of palmoplantar pustulosis in the skin, J. Invest. Dermatol.,137, 322-331, (2017)
  25. Akasaka-Manya, K., Kawamura, M., Tsumoto, H., Saitoh, Y., Kitazume, S., Hatsuda, H., Miura, Y., Hisanaga, S., Murayama, S., Hashimoto, Y., Manya, H., Endo, T.: Excess APP O-glycosylation by GalNAc-T6 decreases Aβ production, J. Biochemistry, 161, 99-111, (2017)