ヒト胚性幹細胞分化のプロテオームおよびリン酸化プロテオームのシステムワイドな時間特性解析

Sci. Signal., 15 March 2011
Vol. 4, Issue 164, p. rs3
[DOI: 10.1126/scisignal.2001570]

Kristoffer T. G. Rigbolt^1*, Tatyana A. Prokhorova^1*, Vyacheslav Akimov¹, Jeanette Henningsen^1,2, Pia T. Johansen³, Irina Kratchmarova¹, Moustapha Kassem^3,4, Matthias Mann^5,6, Jesper V. Olsen^6†, and Blagoy Blagoev^1†

¹ Center for Experimental BioInformatics, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, Campusvej 55, DK-5230 Odense M, Denmark.
² Centre of Inflammation and Metabolism, University of Copenhagen, Rigshospitalet, Blegdamsvej 9, DK-2100 Copenhagen, Denmark.
³ Molecular Endocrinology Laboratory, Department of Endocrinology, Odense University Hospital and Medical Biotechnology Center, Winslowsparken 25, DK-5000 Odense, Denmark.
⁴ Stem Cell Unit, Department of Anatomy, College of Medicine, King Saud University, 11461 Riyadh, Kingdom of Saudi Arabia.
⁵ Proteomics and Signal Transduction, Max-Planck-Institute of Biochemistry, Am Klopferspitz 18, D-82152 Martinsried, Germany.
⁶ Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Faculty of Health Sciences, University of Copenhagen, Blegdamsvej 3b, DK-2200 Copenhagen, Denmark.

* These authors contributed equally to this work.

† To whom correspondence should be addressed. E-mail: bab@bmb.sdu.dk (B.B.); jesper.olsen@cpr.ku.dk (J.V.O.)

要約：ヒト胚性幹細胞（hESC）の多能性の根底にある細胞事象を解明するために、ジアシル グリセロール類似体によって、または支持細胞で馴化されていない培地への移植によってhESCの分化を開始させ、分化中のhESCの並行定量的プロテオー ムおよびリン酸化プロテオーム解析を行った。タンパク質6,521個とリン酸化部位23,522ヵ所の特性を解析し、このうちほぼ50％において、24時 間の分化中にリン酸化状態の動的変化を認めた。これらのデータは、hESCの多能性維持に関連する事象やそれらの分化を伴う事象に関する研究の情報源とな る。これらのデータを用いてわれわれは、2通りの異なる処理に反応して同様の強い変化を示す部位の、中心的なhESCリン酸化プロテオームを同定した。こ れらの部位は異なる動的リン酸化パターンを示し、これらのパターンは、マッチング配列モチーフに基づき知られているまたは予測されるキナーゼに関連してい た。キナーゼや転写因子などの、分化に関連する因子のこれまで知られていなかったリン酸化部位が同定されただけでなく、DNAメチルトランスフェラーゼ （DNMT）の動的リン酸化が認められた。分化早期のDNMTが、PAF1（polymerase-associated factor 1［ポリメラーゼ関連因子1］）転写伸長複合体と特異的に相互作用することが分かった。この複合体は、OCT4とNANOGをコードする多能性および既知 のDNMT標的遺伝子のプロモーターに結合することにより、分化中にこれらの遺伝子の発現を抑制するための分子リンクを提供している可能性がある。

K. T. G. Rigbolt, T. A. Prokhorova, V. Akimov, J. Henningsen, P. T. Johansen, I. Kratchmarova, M. Kassem, M. Mann, J. V. Olsen, B. Blagoev, System-Wide Temporal Characterization of the Proteome and Phosphoproteome of Human Embryonic Stem Cell Differentiation. Sci. Signal. 4, rs3 (2011).