真核型mRNAのモノシストロニック性の定説を覆すヒトのダーク・プロテオームの発掘

人类暗蛋白质组的发现颠覆了真核mRNA单顺反子性质的既定理论

• 批准号: 22K06188
• 负责人: 野村 勇太
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06188/
• 关键词: プロテオゲノミクス; ダークプロテオーム; オーバーラップ遺伝子; 翻訳制御

本研究は、研究代表者らの先行研究をさらに前進させ、ヒトゲノムのアノテーション精度の飛躍的な向上を推進するものである。特に、これまで見出されていなかったヒト由来の新しいタンパク質群 (ダークプロテオーム) をより網羅的に明らかとし、かつ、ヒトを含む真核生物にて長年提唱されてきたmRNAのモノシストロン性の定説を覆すことを目的とする。本目的達成のため、まず、ヒト由来細胞株のRNA-Seq解析にて取得されたトランスクリプトームデータを新たにアセンブリ・再解析し、ダークプロテオームをコードすると予測されるORF群をより網羅的に抽出しORFeomeデータとした。これをin silico翻訳しアミノ酸配列データベースを構築した。これを参照したヒト由来細胞株のプロテオームデータ再解析 (データ駆動型プロテオゲノミクス解析) により、ダークプロテオーム探索を進めたところ、多数のダークプロテオームを見出すことができた。さらなるダークプロテオームの予測と確定実験によって、さらに網羅性を高める必要性があるものの、現時点で、扱ったヒト細胞株の由来や特徴に即し、かつ、共通性も窺える遺伝子群を多数見出すことができた。また、これらダークプロテオームをコードする新規遺伝子群から特徴的なモデル遺伝子として選出した3遺伝子に関して、同新規遺伝子とともに同じmRNA上に見出される既知遺伝子の塩基配列を含めた人工合成DNAを入手し、無細胞翻訳して、翻訳過程における両遺伝子の関係性について検証を行った。その結果、これら新規遺伝子の翻訳開始コドン変異時には、同じmRNA上に見出される既知遺伝子の翻訳量が増大することが分かった。以上の通り、複数のダークプロテオームを新たに見出し、これらダークプロテオームコード性の新規遺伝子の存在によって、共存する既知タンパク質遺伝子の過剰発現を抑制できている可能性を見出すことができた。

这项研究进一步推进了主要研究人员之前进行的研究，并促进人类基因组注释准确性的显着提高。特别是，我们将更全面地阐明迄今为止尚未发现的一组新的人类来源的蛋白质（暗蛋白质组），并且我们还将阐明多年来提出的mRNA单顺反子性质的既定理论目的是推翻包括人类在内的真核生物。为了实现这一目标，我们首先组装并重新分析了通过人源细胞系的RNA-Seq分析获得的转录组数据，以更全面地识别预测编码暗蛋白质组的ORF，并将其提取并制成ORFeome数据。将其进行计算机翻译并构建氨基酸序列数据库。以此为参考，通过重新分析人源细胞系的蛋白质组数据（数据驱动的蛋白质组学分析），我们继续进行暗蛋白质组搜索，并发现了大量的暗蛋白质组。虽然还需要通过进一步的暗蛋白质组预测和确定性实验来进一步提高全面性，但目​​前我们已经发现了许多与所使用的人类细胞系的起源和特征一致并且也能够表现出共性的基因组。做吧。此外，对于从编码暗蛋白质组的新基因组中选择作为特征模型基因的三个基因，我们获得了人工合成的DNA，其中包含与新基因相同的mRNA上发现的已知基因的碱基序列，并进行了细胞翻译验证翻译过程中两个基因之间的关系。结果发现，当这些新基因的翻译起始密码子发生突变时，相同 mRNA 上已知基因的翻译量就会增加。如上所述，我们新发现了多个暗蛋白质组，并发现这些新的暗蛋白质组编码基因的存在可能能够抑制共存的已知蛋白质基因的过度表达。

项目成果

Proteogenomics-driven discovery of a microprotein-coding overlapping gene oSCRIB in humans

蛋白质基因组学驱动发现人类微生物蛋白编码重叠基因 oSCRIB

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuhta NOMURA;Naoshi Dohmae
• 通讯作者: Naoshi Dohmae

ヒト由来のプロテオームとトランスクリプトームのオープンデータを活用したポリシストロニックな真核型mRNAの探索とその翻訳制御についての考察

使用开放的人类蛋白质组和转录组数据搜索多顺反子真核 mRNA，并考虑它们的翻译控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 賀 鐘寛;正田 晃子;ムー カーイー;岩田 悠暉;安喜 史織;梅田 正明;野村 勇太
• 通讯作者: 野村 勇太