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「プロテオーム」って何?

■プロテオーム共同研究グループリーダー  戸田年総

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動画による説明
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1.

プロテオームって何?

2.

プロテオームを調べると何がわかるの?

3.

老化研究においてプロテオーム研究を行うことの意義は?

4.

老人研では、どのようなプロテオーム研究が行われているのでしょうか?

5.

理研(理化学研究所)やNEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)が行っているプロテオームプロジェクトとの相違点は?



 ヒト染色体DNAの解読がほぼ終了したことにより、今後は「遺伝子が作り出すタンパク質の機能」を解明する研究に軸足が移されることになりますが、その中でもひときわ注目を集めているのが「プロテオーム研究」です。老人研でも本年度ジャスコインターナショナルおよび日本バイオラッドと共同研究契約を締結し、共同利用実験室にプロテオーム研究関連の機器一式を置いて、本格的なプロテオーム研究をスタートさせるための準備を行っております。企業側の共同研究の意図は、それぞれが取り扱っている機器(ジャスコインターナショナルは英国micromass社の質量分析装置と前処理ロボット、日本バイオラッドは米国Bio-Rad社の二次元電気泳動装置と画像処理システムおよびスポット切り出しロボット)の性能を、老人研のサンプルの分析を通じて評価し、より効果的な利用技術を開発することにあります。老人研としても高額な機器をいきなり購入する前に、使い勝手や性能を十分にチェックできる絶好のチャンスであると捉えており、実際に我々の研究サンプルの分析を行いながら、期待通りの成果が得られるものか、じっくり検証することにしております。老化の背景には様々なタンパク質の機能の変化があることは間違いありませんので、老化の仕組みや高齢期疾患の発症メカニズムを明らかにするためには、今後さらにプロテオーム研究の推進が必要になるものと思われます。しかしながら、プロテオームという言葉に馴染みがない方も大勢おられると思いますので、「プロテオームとは何か」、「これから老人研で行おうとしているプロテオーム研究とはどういうものか」といった点について簡単に説明したいと思います。

プロテオームって何?

 ゲノム(genome)は「遺伝子(gene)の集団(ome)」という意味の言葉であり、特定の生物が生まれ育ち、子孫を残すために必要な全遺伝子情報の集合体を意味しますが、プロテオーム(proteome)も同じような方法で造語されたもので、「タンパク質(protein)の集団(ome)」を意味する言葉です。具体的には、特定の細胞が特定の条件下に置かれたときに、その細胞内に存在する全タンパク質のことを指します。ゲノムは単なる情報に過ぎず、そのままでは何の働きもしません。この情報に基づいて酵素やホルモン、その受容体、遺伝子の働きを調節する因子など様々なタンパク質がつくられてはじめて、細胞の生命活動に必要な機能が発揮できるようになります。このとき個々のタンパク質はそれぞれ固有の限られた働きしかできませんので、細胞がエネルギーを作り、生命活動を営み、決められた役割を果し、自己を再生産するには少なくとも5千種以上の異なるタンパク質が必要になります。このように、細胞の活動に必要な全タンパク質をひとまとめにして捉えた概念がプロテオームであり、プロテオームを研究すること、あるいはその方法論のことを「プロテオミクス」と呼んでいます。

プロテオームを調べると何がわかるの?

 プロテオームを調べることは、とりもなおさずその細胞が持っているタンパク質の全体像を調べることであり、翻訳後にリン酸化や、酸化や糖化などの修飾を受けて変化した構造や機能をとらえることができます。これは言い換えれば、細胞の生理的な状態や病理的な状態をタンパク質という視点で監視できると言うことです。したがって、たとえば細胞が老化や分化、不死化(癌化)などを起こしたときのプロテオームの変化を解析することによって、それらの細胞の機能変化を陰で操っているタンパク質の正体を捕まえることができます。二次元電気泳動で分離し、得られたパターン(後述の図2の様な小さな点の分布)を画像解析することによって変化が見つかったタンパク質に対しては、さらに酵素で消化した後で質量分析を行うことによって、どの遺伝子の産物に相当するものか同定することができます。さらにその情報をもとに他の研究者らによってインターネット上で公開されている情報にアクセスすることができるようになりますので、そのタンパク質の生理機能や老化との関連を解明する手掛りが得られます。


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2003/8/14

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