【幹細胞】iPS細胞の発現解析により約1万種のタンパク質の発現量を取得/京大

京都大学は12月7日、ヒト人工多能性幹(iPS)細胞中の全タンパク質(プロテオーム)に対し、独自の計測システム
を用いた発現解析を行い、約1万種のタンパク質の発現量プロファイルを取得することに成功したと発表した。

成果は、京大 薬学研究科の石濱泰教授、iPS細胞研究所(CiRA)の中川誠人講師、同・山中伸弥所長(教授)らの
共同研究グループによるもの。研究の詳細な内容は、12月4日付けで「Journal of Proteome Research」に掲載された。

タンパク質は細胞の機能制御の主役であり、機能解析をする上でその全体像(プロテオーム)をとらえることが
必須だ。しかし、タンパク質の設計図であるゲノムや遺伝子に比べるとその計測は困難であり、ヒトゲノムや
ヒト遺伝子が明らかになった現在でも、ヒトタンパク質の全貌はわかっていない。

このヒトプロテオームのすべてを明らかにすることを目的とした「ヒトプロテオームプロジェクト」が、現在
ヒトプロテオーム機構による国際プロジェクトとして進行している。石濱教授らはこのヒトプロテオーム
プロジェクトの日本チームの一員であり、大規模プロテオーム解析のための独自の計測システムの開発に取り
組んでいるところだ。

今回の研究では、自家製のメートル長キャピラリーカラムを用いる独自の「ナノ液体クロマトグラフィー-
タンデム質量分析(nanoLC-MS/MS)」システムである「ワンショットプロテオミクスシステム」を用いて解析が
行われた。

iPS細胞は山中教授らによる発見以来、多くの研究者らによってその多能性獲得や多能性維持機能の研究が
行われているが、未だにその詳細なメカニズムは明らかになっていない。

研究チームは、iPS細胞機能解析に必須の基盤情報であるタンパク質の発現量情報の取得を目的とし、iPS細胞と
その誘導前に当たるヒト線維芽細胞中のプロテオームプロファイルとの発現比較を行い、iPS細胞の発現
プロテオームプロファイルを明らかにした。さらに、情報学的検討を加え、その特徴付けが行われた形だ。

具体的にはCiRAにて樹立されたヒトiPS細胞5株および対照試料としてヒト線維芽細胞3株を用意し、研究グループが
開発した独自のプロトコール「相間移動可溶化法」を用いてタンパク質を高収率で抽出。さらに消化酵素
トリプシンで処理して、ペプチド試料溶液を調製。nanoLC用カラムとして、内径0.1mm、長さ2mのガラス製
毛細管内部にシリカモノリスと呼ばれる多孔性連続構造体を重合反応により調製した。

このカラムをnanoLC-MS/MS装置に搭載したワンショットプロテオミクスシステム(画像1)を用い、ペプチド試料を
前分画なしで1試料あたり10時間かけ、ゆっくりとnanoLCからMS/MS装置に溶出させて直接計測を行ったのである。
そして得られたデータを情報学的手法により解析され、それぞれの試料溶液に含まれているタンパク質が同定・定量された。


画像1。ワンショットプロテオミクスシステム
http://news.mynavi.jp/news/2012/12/11/142/images/001l.jpg

（本文>>2以降に続く）

▽記事引用元　マイナビニュース（2012/12/11）
http://news.mynavi.jp/news/2012/12/11/142/index.html

▽京都大学プレスリリース
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2012/121207_2.htm

▽Journal of Proteome Research
「Rapid and Deep Profiling of Human Induced Pluripotent Stem Cell Proteome by One-shot NanoLC?MS/MS Analysis
with Meter-scale Monolithic Silica Columns」
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/pr300837u

（>>1続き）

その結果、ヒトiPS細胞5株および線維芽細胞3株より合計9510種のタンパク質を同定することに成功(画像2)。
これは、現在報告されているiPSプロテオーム研究としては世界最大のもので、従来のものよりも50分の1以下の
試料量で3倍の高速測定が可能だった。


画像2。今回の研究で同定されたタンパク質数
http://news.mynavi.jp/news/2012/12/11/142/images/002l.jpg

次に、それぞれの細胞株におけるタンパク質発現プロファイルについて、お互いにどのくらい似ているかを
調べるため、クラスター解析も実施(画像3)。その結果、iPS細胞同士、線維芽細胞同士はとてもよく似ており、
iPS細胞と線維芽細胞では約40%のタンパク質がどちらかに選択的に発現していることがわかったのである。


画像3。タンパク質発現プロファイルのクラスター解析結果
http://news.mynavi.jp/news/2012/12/11/142/images/003l.jpg

そこで、どのようなタンパク質が選択的な発現パターンを示すのかが調べられ、転写制御に関わるタンパク質が
iPS細胞により多く発現していることが判明した(画像4・A)。そしてこのグループには人工多能性を誘引する
山中4因子やすでに多能性マーカーとして知られているタンパク質群も含まれていることが確認されたのである。

今回の研究では国際ヒトプロテオームプロジェクトの一環として、タンパク質として今まで存在が確認されて
いなかった6244種のタンパク質についても注目。解析が進められたところ、1091種のタンパク質の発現を確認
することに成功した。その内、転写制御機能を持ち、iPS細胞選択的に発現している5種類のタンパク質が同定
されたのである。

そのほか遺伝子解析では、解析不可能なタンパク質の翻訳後修飾に関わる情報に注目し、糖(グリコシル化)
(画像4・B)、メチル化(画像4・C)およびリン酸化(画像4・D)についても調べられた。すると、糖修飾については線維芽細胞で、
メチル化についてはiPS細胞でより亢進していることがわかったのである。

なお、リン酸化酵素キナーゼ全体では明確な分布の偏りは見られなかったが、個々のキナーゼについては
どちらかの細胞に偏ったものも観測された。


画像4。選択的なタンパク質の発現例
http://news.mynavi.jp/news/2012/12/11/142/images/004l.jpg

今回の研究では、世界最大のヒトiPSプロテオーム情報を取得することに成功し、そのプロファイルが明らかにされた。
これらの成果はヒトiPSプロテオーム研究の第1歩となるもので、研究チームではさらに翻訳後修飾プロテオーム
解析などが進められていく予定だ。これらの情報はヒトiPS細胞のさまざまな機能解析を行う上での基盤情報と
なるものであり、iPS細胞研究全体が加速することが期待されると、研究グループはコメントしている。

（以上本文引用ここまで）

４行にしておくれ＾＾

1万種て安定物資なのか？瞬死タンパクくんとか

こういうの理解できる様になりたい

これは当然のこと癌で切り落とした部分を安全に再生できる医療なんですよね

次は定量だな。
頑張れ！

山中さん絡みの話と見せかけて田中さん絡みの話か。

メチル化は生物の性質の一定化に関与しているなう。

by一般市民

細胞分化の過程：Cell map

ＥテレのiPS細胞特集で細胞分化のcell mapが紹介されていた。
２００種類の細胞に受精卵が分化する過程はまだわかっていない部分が多いらしい。



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　血球
　　　　　　　　　　　　　　　血管内皮　｜　　　　　　結合組織と平滑筋
　　　　心内筋　　　　　　　　　　｜　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　　　｜＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿｜＿＿｜＿＿＿＿＿＿＿＿＿◯｜生殖腺の口
　　　　　　　　　　　　　　内蔵の胸膜　　　　　　　　　　　｜｜｜
　心臓＿＿＿＿＿〇＿＿＿＿＿＿｜＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　｜〇〇　　胸膜、囲心嚢、
　　　　　　　　　　　　　｜　　　｜　　　　　　　　　　　｜｜｜　　　腹膜
　　　　　　　　　　　　　腹膜　腸問膜　副腎皮質＿＿＿＿＿〇〇〇　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜　　　　｜

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卵黄嚢と尿膜の｜　＿＿＿〇　　　　　　　羊膜・漿膜の
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　胚体外中胚葉｜｜　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿胚体外中胚葉
　　　　　　　　　　　筋肉＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　　　　｜｜｜｜
目の外層＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　｜　　　｜｜｜｜
　　　　　　　　　　　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　｜｜　　　｜｜｜｜　子宮　卵管　膣
　　　　　　　　　　　｜　頭の結合組織＿＿＿　｜｜｜　＿＿〇〇〇〇　　＼　｜　／
　　　　　　　　　　　｜　　　｜　　　　　　｜｜｜｜｜　原腎　　　　　　＼｜／　　　後腎、腎管
　　　　　　　　　　　｜　　　｜　　　　　　〇〇〇〇｜　｜　　　　　　　〇〇〇　　　｜
　　　　　　　　　　　頭骨と　｜＿＿＿＿＿＿＿　　｜｜〇〇＿＿＿＿＿＿＿＿｜＿＿＿＿｜＿＿中腎、輸出管
　　　　　　　　　　　随軟骨＿＿＿＿＿＿＿＿＿｜　｜｜｜　　｜　　　　　　　　　｜　　　　　
　　　　　交感神経節　　　　　　歯のぞうげ質＿｜　｜｜｜　　｜　　　　　　　後腎の憩室、尿管、
副腎髄質＿＿＿｜＿＿＿＿＿＿＿＿＿〇＿＿＿＿＿｜　｜｜｜　精巣上体、　　　　腎う、集合管
　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜　精小管
　　　　　　　　　神経性の　　　　　　　　　　｜　｜｜｜　
　　　　　　　　　骨髄神経根　　　　　　　　　｜　｜｜｜

　　　　　　　　　　　　　　　　脳の感覚神経　｜　｜｜｜　
　　　　　　　　　　　　　　　　および神経節＿｜　｜｜｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜〇＿＿＿＿＿＿＿＿皮膚の結合膜層
脳　　脳の運動神経　　　　　　　網膜と　　　　◯　｜｜｜｜　　胴の骨格筋　　　　　＿＿＿＿外肢の筋肉
｜　　　　　｜　　　　　〇＿＿＿視神経　　　　｜　｜｜｜｜　／　　　　　　　　　／
｜　　　　　｜　　　　　｜　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜〇＿＿＿＿＿＿＿＿＿〇＿＿＿＿＿付属肢骨格
｜＿＿＿＿＿｜＿＿＿＿＿｜＿＿＿＿〇＿＿＿＿＿｜　｜｜｜｜｜〇＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿中軸骨格
　｜　　　　　　運動性腎臓神経根　｜　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　　　　　　　　　　後総体
脳下垂体　　　　　　　　　　　　　脊髄　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　副甲状腺＿＿＿＿＿＿｜
神経葉　　　　　　〇＿＿＿肛門　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　　　　　　｜
　　　　脳下垂体　｜　　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　　　　　　｜　　中耳
　　　　前葉　｜　｜　　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　扁桃腺＿＿｜＿＿ユースタキー管
　　　　　　　｜　｜鼻と嗅上皮、　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜　＿＿＿＿＿｜
歯のエナメル質｜　｜嗅神経　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜｜
　　　　　　｜｜　｜｜　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜｜

　　　　　　｜｜　｜｜　　　　　　　　　　　　｜　｜｜｜｜｜｜｜
　　　　　　｜｜　｜｜　　　内耳の機構　　　　｜　｜沿軸中胚葉｜＿＿＿＿甲状腺　　
口の上皮＿＿〇〇　｜｜　　　　　｜　　　　　　｜　｜　｜　　　｜＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿消化管
　　　　　　　＼　｜｜　　　　　〇　　　　　　｜　｜　｜　　　｜　　気管、　＼＿＿＿＿膵臓
　　　　皮脂腺　＼＼｜目のレンズ｜　　　　　　｜　｜　｜　　原腸＿＿気管支、　＼＼＿肝臓
　　　　　｜　　　＼｜　　｜　　｜　　　　　　｜　｜　｜　　　｜　　肺　　　　　＼尿膜
　　　　　｜＿＿＿＿〇＿＿｜＿＿｜＿＿＿＿外胚葉　中胚葉　内胚様　　　　　　　　　｜
　　　　　｜　　　／｜＼　　　｜　　　　　　　＼　　｜　　／　　　　　　　　　　　膀胱
　　　　　毛髪　／　｜乳腺　　羊膜、頭膜の　　　＼　｜　／
　　　　　　　爪　汗腺　　　　胚体外外胚葉　　　　＼｜／
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　受精卵　

細胞分化は受精卵というひとつの細胞からはじまる。図（>>9,>>10,>>11,>>12）では下から上へ。
約２００種類、６０兆個の細胞へ分化する。
様々な種類のタンパク質（の濃度）が大きな役目を果たすらしい。

http://1.bp.blogspot.com/-iihUbC29y8Q/UM3wjjdPG2I/AAAAAAAAPnM/i21axG-i6UE/s1600/IMG_02035.png

>>13凄い！ありがとう♪

1万種類の楽器で奏でる交響楽の耳コピに成功しましたってニュース。

こういう地道な技術が国益に直結してるよな