タンパク質間相互作用の大規模解析
Large-scale Analysis of Protein-Protein Interactions
近年の次世代シークエンサーの進歩によって個人ゲノム解読が容易になり、それらの遺伝情報に基づいて医薬をデザインし、遺伝子の関与する病気の診断を行うゲノム創薬・ゲノム医療への期待が高まっています。そのためには、膨大なゲノム情報の中から創薬のターゲットとなる遺伝子を探索し、疾患に関与する遺伝子ネットワークを明らかにする必要があり、シグナル伝達に関与するタンパク質間の相互作用を大規模に解析するプロテオーム解析 (図６) が盛んに研究されています。
私たちの研究室では、mRNA ディスプレイ法やプロテインチップなど独自のタンパク質相互作用解析技術を用いて、ビーズに固定したタンパク質に結合するタンパク質を cDNA ライブラリーから網羅的に探索するプロテオーム解析を行なってきました。
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図６ ゲノム解析からプロテオーム解析へ
生命を機械 (車) に例える と、遺伝子は車「全体」の設計図ではなく、車を構成する「部品 (タンパク質)」の設計図であり、膨大な数の部品をどう組み合わせれば車が完成するかは設計図には明記されていない。 タンパク質は他のタンパク質や、DNA・RNA などの核酸、代謝産物などの低分子化合物と相互作用することによって、生命機能を担っている。そこで、膨大な数のタンパク質と他の分子との相互作用を調べ、すべてのタンパク質 (プロテオーム) の機能を明らかにするプロテオミクスがゲノム解読の次の重要なテーマとなっている。
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これまでの研究業績
土居信英, 柳川弘志. 進化分子工学による新規タンパク質の創出とプロテオミクスへの応用.「進化分子工学 ～高速分子進化によるタンパク質・核酸の開発～」(伏見譲編) NTS出版, pp. 275-286 (2013)
Horisawa, K., Doi, N., Yanagawa, H. Use of cDNA tiling arrays for identifying protein-interactions selected by in vitro display technologies. PLoS ONE 3, e1646 (2008)
Kawahashi, Y., Doi, N., Oishi, Y., Tsuda, C., Takashima, H., Baba, T., Mori, H., Ito, T., Yanagawa, H. High-throughput fluorescence labeling of full-length cDNA products based on a reconstituted translation system. J. Biochem. 141, 19-24 (2007)
Oishi, Y., Yunomura, S., Kawahashi, Y., Doi, N., Takashima, H., Baba, T., Mori, H., Yanagawa, H. Escherichia coli proteome chips for detecting protein-protein interactions. Proteomics 6, 6433-6436 (2006)
Oyama, R., Takashima, H., Yonezawa, M., Doi, N., Miyamoto-Sato, E., Kinjo, M., Yanagawa, H. Protein-protein interaction analysis by C-terminally specific fluorescence labeling and fluorescence cross-correlation spectroscopy. Nucleic Acids Res. 34, e102 (2006)
Tateyama, S., Horisawa, K., Takashima, H., Miyamoto-Sato, E., Doi, N., Yanagawa, H. Affinity selection of DNA-binding protein complexes using mRNA display. Nucleic Acids Res. 34, e27 (2006)
Horisawa, K., Doi, N., Takashima, H., Yanagawa, H. Application of quantitative real-time PCR for monitoring the process of enrichment of clones on in vitro protein selection. J. Biochem. 137, 121-124 (2005)
Horisawa, K., Tateyama, S., Ishizaka, M., Matsumura, N., Takashima, H., Miyamoto-Sato, E., Doi, N., Yanagawa, H. In vitro selection of Jun-associated proteins using mRNA display. Nucleic Acids Res. 32, e169 (2004)
土居信英, 柳川弘志. 生命の理解と制御に向けた遺伝子ネットワーク解析. Bioベンチャー 4, 54-58 (2004)
Kawahashi, Y., Doi, N., Takashima, H., Tsuda, C., Oishi, Y., Oyama, R., Yonezawa, M., Miyamoto-Sato, E., Yanagawa, H. In vitro protein microarrays for detecting protein-protein interactions: Application of a new method for fluorescence labeling of proteins. Proteomics 3, 1236-1243 (2003)
土居信英, 柳川弘志. 無細胞合成系を用いたタンパク質相互作用解析. 「コンビナトリアル・バイオエンジニアリング」化学同人, pp.157-162 (2003)
Doi, N., Takashima, H., Kinjo, M., Sakata, K., Kawahashi, Y., Oishi, Y., Oyama, R., Miyamoto-Sato, E., Sawasaki, T., Endo, Y., Yanagawa, H. Novel fluorescence labeling and high-throughput assay technologies for in vitro analysis of protein interactions. Genome Res. 12, 487-492 (2002)
土居信英, 柳川弘志. タンパク質相互作用のハイスループット解析に向けて—新しい蛍光標識法とマイクロアレイ技術の融合. Bioベンチャー 2, 102-105 (2002)
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おもな研究資金
2010-2011 年度 日本学術振興会 科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究「オンチップ共発現マイクロアレイによる転写制御ネットワークの精密解析」(土居信英)
2008 年度 科学技術振興機構 シーズ発掘試験「プロテオーム解析のためのオンチップ転写翻訳マイクロアレイの試作」(土居信英)
2005-2006 年度 日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究 (A)「大腸菌プロテオームチップによる大規模タンパク質間相互作用解析」(土居信英)
2004-2007 年度 日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究 (A)「選択的スプライシングに起因する疾患遺伝子のプロテオーム解析」(柳川弘志)
2001-2002 年度 日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究 (B)「C 末端ラベル化法によるタンパク質マイクロアレイの作出」(柳川弘志)
1999-2003 年度 文部科学省 科学技術振興調整費・ゲノムフロンティア開拓研究推進制度「細胞内でネットワークを構成しているタンパク質の相互作用を試験管内で解析するための新しいツールの開発」(柳川弘志)
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