プロテオミクスとは
なぜタンパク質解析が必要なのか
生体において重要な機能を担っているタンパク質の解析は、質量分析法による技術基盤とゲノム情報の蓄積による情報基盤の構築により、急速な進歩を遂げてきました。種々の生体試料（血液、尿、組織等）からタンパク質を抽出するための試料調整法も、解析目的に応じた種々の手法の開発が行われています。また、多量の分析結果情報を効率的に処理するためのバイオインフォマティクス技術の開発も行われています。
個々のタンパク質は、単独で行動するのではなく、他のタンパク質と結合した形態（タンパク質複合体）あるいは低分子化合物と結合することによって、その役割（機能）を果たしています。平易な表現をすれば、他者との連携（コニュニケーション）を図りながら、社会（細胞、臓器、固体）内の恒常性を維持しています。 特定のタンパク質Ａの機能（役割）を解析する場合、タンパク質Ａに結合する他のタンパク質分子を特定することは、タンパク質Ａの役割を解明するための重要な情報となります。人間社会に換言すれば、友人関係を調査することに似ています。タンパク質Ａと結合するものとしてタンパク質Ｂが発見出来た場合、さらに、タンパク質Ｂと関係のあるものを解析するといったように、解析を進めることにより広範囲な関係性（ネットワーク）を明らかにすることにより、病気の原因となるようなタンパク質の発見に結びつきます。このようなタンパク質は、その働きを抑えたり、活性化するような化合物（薬剤）を開発する上での標的となるので、タンパク質の同定技術は、創薬ターゲットの発見にとって有用です。
質量分析法によるタンパク質の同定方法
質量分析法によってタンパク質を同定方法するためには、タンパク質を消化酵素によって処理しペプチドへと低分子化する必要があります。得られる消化ペプチドの質量を測定することにより同定する方法を、PMF（Peptide Mass Fingerprinting：ペプチドマスフィンガープリント）法といいます。また、個々のペプチドのアミノ酸配列をMS/MS法によって解析することにより、タンパク質の同定する方法をMS/MSイオンサーチ法です。PMF法は、２次元電気泳動のような分離能に優れた方法によって高純度に精製されたタンパク質の同定に有効な方法です。一方、MS/MSイオンサーチ法は個々の消化ペプチドのアミノ酸配列をMS/MS法によって決定するために、複数のタンパク質が混合している場合でも高い精度での同定が可能です。また、多種類のタンパク質の混合試料の場合には、あらかじめ液体クロマトグラフィー法によりペプチドを分離する必要があります。さらに、網羅的な解析のように複雑なタンパク質混合試料の場合には、多次元LCによるペプチドの分離が必要となります。試料形態と分析方法の関係は表１に示すような関係になります。
| 分析方法 | 試料 | 分離 |
|---|---|---|
| PMF法 | 純度の高いタンパク質 | ２次元電気泳動法 |
| MS/MSイオンサーチ法 | 数種類のタンパク質混合試料 | ２次元電気泳動法、SDS-PAGE |
| LC-MS/MS法 | 多種類のタンパク質混合試料 | ２次元電気泳動法、SDS-PAGE |
| 2DLC-MS/MS法 | 複雑なタンパク質混合試料 | アフィニティ精製、未精製 |
網羅的タンパク質発現比較定量
健常人と患者のそれぞれの生体試料（血液、尿、組織等）中に含まれるタンパク質の変動を比較解析することにより、疾患試料に特徴的に認められるタンパク質は、疾患マーカーとして診断に応用できる可能性があります。疾患マーカー開発の目的は、判定精度が高く、早期診断に役立てることにより、治療効果を向上させることにあります。
また、患者への投薬前後の試料の解析からは、薬剤の有効性を判断するための情報が得られます。投薬による治療効果には個人差があります。治療効果が認められる患者群と認められない患者群との間で、特定のタンパク質の発現量に有意な差がある場合、そのタンパク質は治療効果を示す指標となり、個人ごとの治療方法の決定に利用でき、テーラーメイド医療にとって有用な情報となります。
セラバリューズではiTRAQ®法による網羅的タンパク質発現比較定量解析をご提供しております。
翻訳後修飾基解析
遺伝情報をもとに生合成された段階のタンパク質は、赤ん坊が誕生した瞬間の「裸の状態」に例えることができます。長じて、社会での役割を担うようになると、それぞれの仕事に応じた外見（服装等）を整えることになります。翻訳後修飾とは、服装に例えることができます。服装によって、社会における役割が周囲に容易に理解され円滑なコミュニケーションを図ることができます。
翻訳後修飾の種類としては、リン酸化（リン酸基が、セリン、トレオニンやチロシン等に結合）、糖鎖修飾（糖鎖がアスパラギン、セリンやトレオニン等に結合）、脂質修飾（脂肪酸がセリンやしステイン等に結合）等の他、多種類存在します。修飾されることにより、活性化されたり、他のタンパク質と結合するための目印となったり、一定の場所に留まるためのアンカーの役割を果たしたりします。従って、翻訳後修飾は、タンパク質が本来の機能を果たすために必須の現象であり、修飾状態の解析は、タンパク質の機能を詳細に解明するために必須の事柄です。
セラバリューズではMS/MSイオンサーチ法をベースにnano-LCを組み合わせたLC-MS/MS法による翻訳後修飾基解をご提供しております。
- Ogino T, Fukuda H, Ohmi S, Kohara M, Nomoto A, Membrane Binding Properties and Terminal Residues of the Mature HCV Capsid Protein in Inseet Cells. J. Virol. 2004, 78, 21, 11766-11777