メディカル・プロテオスコープはプロテオミクスのエキスパートです。プロテオミクスの技術開発と医学・生物学への応用を軸に事業を展開しています。また、整備した分析手法を研究機関向けの受託分析にも活かし、我が国のオミクス研究のレベルアップに貢献しています。

今さら聞けない プロテオミクスの基礎

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今さら聞けない プロテオミクスの基礎

 プロテオミクスの基礎事項をまとめました。各種教育セミナーなどのために用意した資料も順次公開していく予定です。

目次

プロテオミクス関連の出来事
ペプチドを測る
ショットガン分析
エレクトロスプレーイオン化法
生成イオン(プロダクトイオン)スペクトルの例
生成イオン(プロダクトイオン)スペクトルの例
修飾ペプチドの回収: リン酸化ペプチドの場合
修飾ペプチドの回収: 選択回収の効果
プロテオミクスで使われている質量分析計
ボトムアップとトップダウン
LC-MS/MSデータの二次元表示
検出強度の再現性
非標識法と標識法
同位体原子の導入
標識法の考え方
非標識法と標識法の比較
配列データベース検索の構成要素
配列データベース検索の考え方
Target-Decoy検索の原理
Decoy配列の作り方
Target-Decoy検索の結果

プロテオミクス関連の出来事

 物事の全体を俯瞰するにはまず歴史から、ということで、プロテオミクス関連のおもな出来事を年代順に並べてみました(図)。「Proteomics」の語が初めて現れたのは1994年なのですが、現在使われている基幹技術のいくつかはこの年以前に開発されいるので前史も重要です。2000年以降に国際組織の設立や専門誌の創刊が続いています。

 

プロテオミクス年表

2017年11月14日掲載

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ペプチドを測る

 プロテオミクスの質量分析では、ほとんどの全ての場合でペプチド断片の混合物を直接の測定試料とします。このことを単純な絵で示しました。

 

プロテオミクスの質量分析ではペプチドの混合物を測定試料とする

 電気泳動でバンドとして展開される単一のタンパク質はもちろんのこと、細胞溶解液のように千種類を優に超えるタンパク質混合物でも基本は同じです。つまり、基質特異性の高いタンパク質分解酵素(おもにトリプシン)を添加して試料タンパク質を短鎖のペプチドにします。こうして得られたペプチド混合物を質量分析計に導入します。プロテオミクス技術のセントラルドグマと言ってよいほど受け入れられている手順であり、この手順を使って現在までに多くの成果が挙がっていることは皆さんもご存知の通りです。

 個々のタンパク質分子は、大きさ、電荷、溶媒への溶けやすさなどの性質が実にさまざまです。こういった分子群をそのまま特定の分析システム(この場合はLC-MS/MS)で網羅的に分離検出するのはたいへんですが、タンパク質としてどんな厄介な特性をもっていたとしても、そのアミノ酸配列の中には分析しやすい領域もいくらか含んでいることが期待できます。ペプチドに断片化する理由を少し乱暴に説明するとこんなふうになります。それでも、もともと複雑なタンパク質の組成をさらに面倒なことにしている感は否めません。実際に、ある特定のペプチド同定の情報が複数のタンパク質にまたがって帰属する例や、タンパク質あたりの各修飾体の種類が求めにくくなるなどのため、分析の現場ではデータの解釈に慎重になります。

 一方で、タンパク質を分解することなくそのままLC-MS/MSに導入する方法も実用化に向けて研究が進められています。このアプローチは「トップダウンプロテオミクス」と呼ばれていて、質量分析計の性能の向上が大きく貢献しています。上に述べたプロテオミクスの常識も早晩過去のものになってしまうかもしれません。

2018年1月13日掲載

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ショットガン分析

 続いてペプチドの質量測定です。ペプチド混合物は、微流速の液体クロマトグラフにタンデム質量分析計が接続した分析システム (LC-MS/MS) に導入されます。
 

ショットガン分析の模式図

 

2018年7月10日掲載

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エレクトロスプレーイオン化法

 エレクトロスプレーは、LCとMS/MSのインターフェースとしてプロテオミクスに限らず広範に使われているイオン化法です。
 

エレクトロスプレーイオン化法 (ESI) の原理

 

2018年10月23日掲載

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生成イオン(プロダクトイオン)スペクトルの例


 

リン酸化ペプチドとその非修飾体のプロダクトイオンスペクトル

2018年10月23日掲載

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生成イオン(プロダクトイオン)スペクトルの例

 
 

ユビキチンン化ペプチドのプロダクトイオンスペクトル

 

2018年10月23日掲載

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修飾ペプチドの回収: リン酸化ペプチドの場合

 
 

2018年10月23日掲載

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修飾ペプチドの回収: 選択回収の効果

 
 

2018年10月23日掲載

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プロテオミクスで使われている質量分析計

 質量分析部による分類
 

2018年7月10日掲載

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ボトムアップとトップダウン

 
 

2018年10月23日掲載

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LC-MS/MSデータの二次元表示

 
 

2018年10月23日掲載

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検出強度の再現性

 
 

2018年10月23日掲載

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非標識法と標識法

 
 

2018年10月23日掲載

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同位体原子の導入

 
 

2018年10月23日掲載

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標識法の考え方

 
 

2018年10月23日掲載

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非標識法と標識法の比較

 
 

2018年10月23日掲載

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配列データベースの構成要素

 
 

2018年10月23日掲載

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配列データベース検索の考え方

 
 

配列データベース検索によるペプチド/タンパク質の同定

2018年7月10日掲載

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Target-Decoy検索の原理

 
 

2018年10月23日掲載

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Decoy配列の作り方

 
 

2018年10月23日掲載

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Target-Decoy検索の結果

 
 

2018年10月23日掲載

 
 
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