定量的リン酸化プロテオミクスによって有糸分裂時の広範囲に及ぶ完全なリン酸化部位占有が明らかに

Sci. Signal., 12 January 2010
Vol. 3, Issue 104, p. ra3
[DOI: 10.1126/scisignal.2000475]

Jesper V. Olsen^1,2*, Michiel Vermeulen^1,3*, Anna Santamaria^4*, Chanchal Kumar^1,5*, Martin L. Miller^2,6, Lars J. Jensen², Florian Gnad¹, J?rgen Cox¹, Thomas S. Jensen⁷, Erich A. Nigg⁴, Soren Brunak^2,7, and Matthias Mann^1,2†

¹ Department of Proteomics and Signal Transduction, Max-Planck-Institute for Biochemistry, Am Klopferspitz 18, D-82152 Martinsried near Munich, Germany.
² Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Faculty of Health Sciences, University of Copenhagen, Blegdamsvej 3, DK-2200 Copenhagen, Denmark.
³ Department of Physiological Chemistry and Cancer Genomics Centre, University Medical Centre Utrecht, 3584 CG Utrecht, the Netherlands.
⁴ Biozentrum, Universit?t Basel, Klingelbergstrasse 50/70, CH-4056 Basel, Switzerland.
⁵ Lilly Singapore Centre for Drug Discovery, 8A Biomedical Grove #02-05, Immunos, Biopolis, Singapore 138648, Singapore.
⁶ Computational Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY 10065, USA.
⁷ Center for Biological Sequence Analysis, Technical University of Denmark, Kemitorvet, Building 208, DK-2800 Lyngby, Denmark.

* These authors contributed equally to this work.

^† To whom correspondence should be addressed. E-mail: mmann@biochem.mpg.de

要約：真核細胞は、細胞分裂周期の特定の段階で厳密な調節を受ける、進化的に保存された一連の複雑な事象によっ て複製する。この周期の進行には、専用のタンパク質複合体とシグナル伝達経路が多数関わっており、この過程の調節不全は腫瘍形成と関連がある。われわれ は、高分解能質量分析に基づくプロテオミクスを用いて、ヒト細胞周期のプロテオームとリン酸化プロテオームについて網羅的に検討し、タンパク質6,027 個、固有のリン酸化部位20,443ヵ所とそれらの動態を定量化した。同時に制御されるタンパク質とリン酸化部位を、それらの細胞周期動態に従って分類 し、公表されているメッセンジャーRNAマイクロアレイデータと比較した。検出されたリン酸化部位のほとんどと、定量されたタンパク質全体の20％以上 で、主に有糸分裂細胞において、顕著な調節が認められた。キナーゼモチーフ解析では、DNA損傷応答ネットワークが、ATMまたはATR、あるいはDNA 依存性プロテインキナーゼによるリン酸化を介して、S期に全体的に活性化されることが明らかになった。5,000部位以上の部位特異的な化学量論を検討し たところ、アップレギュレートされたサイクリン依存性キナーゼ1（CDK1）またはCDK2によるリン酸化部位のほとんどが、有糸分裂細胞においてほぼ完 全にリン酸化されていることがわかった。特に、核内タンパク質と代謝過程の調節に関与するタンパク質は、有糸分裂時のリン酸化部位占有率が高い。このこと から、有糸分裂細胞ではこれらのタンパク質がリン酸化によって不活性化される可能性が示唆される。

J. V. Olsen, M. Vermeulen, A. Santamaria, C. Kumar, M. L. Miller, L. J. Jensen, F. Gnad, J. Cox, T. S. Jensen, E. A. Nigg, S. Brunak, M. Mann, Quantitative Phosphoproteomics Reveals Widespread Full Phosphorylation Site Occupancy During Mitosis. Sci. Signal. 3, ra3 (2010).