細胞内のビッグデータから大規模ネットワークの再構築に成功 インスリン代謝制御ネットワークの全貌を初めて明らかに
細胞は、DNA、RNA、タンパク質、代謝物質といった物性の異なる分子群から構成されており、物性がよく似た分子同士を集めたグループのことを「オミクス階層」と呼びます。細胞が示す多彩な生命機能は、複数のオミクス階層にまたがるネットワークによって実現されています。しかしながら、異なるオミクス階層の間をつなぐネットワークはこれまでほとんど明らかになっていませんでした。
Graphical abstract from Yugi et al. (2014) Cell Reports (CC BY 3.0) translated from English.
リン酸化プロテオーム階層とメタボローム階層をつなぐことにより得られた、インスリン代謝制御ネットワーク。従来は部分的な知見に基づいて推測するしかなかったインスリン代謝制御ネットワークの全貌を初めて明らかにすることに成功しました。
東京大学大学院理学系研究科の柚木克之助教と久保田浩行特任准教授、黒田真也教授は、慶應義塾大学・先端生命科学研究所の曽我朋義教授、池田和貴特任助教、九州大学・生体防御医学研究所の中山敬一教授、松本雅記准教授、大阪大学・微生物病研究所の三木裕明教授、船戸洋佑助教らとの共同研究により、タンパク質リン酸化と代謝物質の2つのオミクス階層にまたがるネットワークを網羅的に再構築する「トランスオミクス解析」の方法論を世界に先駆けて確立しました。タンパク質リン酸化と代謝物質のビッグデータは血糖値の調節に関与しているインスリンをラットの肝細胞に投与して取得しました。このビッグデータに本手法を適用して、インスリンが作用する分子のネットワーク（インスリン代謝制御ネットワーク）の全貌を初めて明らかにしました。従来は部分的な知見に基づいて推測するしかなかったインスリン代謝制御ネットワークの理解をいっそう深める成果です。
今回明らかとなったインスリン代謝制御ネットワークを細かく解析することにより、血糖値の新規な調節メカニズムが解明できる可能性があります。実際、研究チームは肝臓のみで機能する血糖値の調節に重要な経路を発見しました。また、「トランスオミクス解析」はインスリン以外にも、幅広い生命機能の背後にある多階層にまたがる分子ネットワークの解明に応用できます。ネットワークの解明は、生命機能や疾患のメカニズムを明らかにするだけでなく、それらの制御にもつながります。生命機能や疾患の制御が可能となれば、将来的には「トランスオミクス解析」を用いて再構築した病態モデルマウスの代謝制御ネットワークが、疾患の検出に役立つバイオマーカーや、薬剤の標的となる分子を探索するうえでの「地図」としての役割を果たすことも期待できます。
論文情報
Katsuyuki Yugi, Hiroyuki Kubota, Yu Toyoshima, Rei Noguchi, Kentaro Kawata, Yasunori Komori, Shinsuke Uda, Katsuyuki Kunida, Yoko Tomizawa, Yosuke Funato, Hiroaki Miki, Masaki Matsumoto, Keiichi I. Nakayama, Kasumi Kashikura, Keiko Endo, Kazutaka Ikeda,Tomoyoshi Soga and Shinya Kuroda,
“Reconstruction of insulin signal flow from phosphoproteome and metabolome data”,
Cell Reports Online Edition: 2014/August/15 (Japan time), doi: 10.1016/j.celrep.2014.07.021.
論文へのリンク（掲載誌、UTokyo Repository）
