研究テーマ詳細

質量分析による神経伝達分子の微量分析

神経ペプチドは中枢神経系と末梢神経系に見られ、内分泌機能、生殖と摂食の調節、学習と記憶、痛みの知覚に関与するシグナル伝達分子として機能します。神経ペプチドは、大きな前駆体ペプチド(プレプロペプチド)として脳内で発現されます。その後、それらは細胞内で酵素消化やアミド化などの多段階の翻訳後修飾を受けて、生理学的活性を持つ成熟ペプチドになります(図1)。一般的な成熟過程は広く研究されてきましたが、中間代謝物の量が非常に少ないため、まだ解明されていない多くの側面があります。質量分析(MS)は、内因性神経ペプチドの代謝プロセスを追跡するための非常に効果的なツールですが、数kDaの大きなペプチドを前処理無しで直接分析することは困難です。アミド化ペプチドの存在下で微量の非アミド化ペプチドを検出することは、分子量が約1 Daしか異なるため、特に困難でした(図2)。我々は神経ペプチドY(NPY)の代謝過程に焦点を当てました。 2段階ゲルろ過クロマトグラフィーとnano-LC-超高分解能Orbitrap-MSなどの前処理の組み合わせを駆使して、極少量のアミド化されていないNPY-COOHがマウスの脳に存在することを発見しました。(文献1)これは、NPY-COOHを生成する消化酵素であるカテプシンLがマウスの脳にも関与していることを示しています。代謝ペプチドを詳細に調べると、神経ペプチド産生プロセスの調節とマイナーな代謝ペプチドの生理学的役割が明らかになります。

微量質量分析
図1 神経ペプチドYの代謝と関連ペプチド
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図2 精密質量によるNPY-COOHペプチドの検出

この他に微量の神経ペプチドを質量分析で解析するための方法を研究しています。(文献2,3)

参考文献:
1.Tohru Yamagaki, Yuka Kimura, Takashi Yamazaki, J. Mass Spectrom., 56, e4716 (2021).
Amidation/non-amidation top-down analysis of endogenous neuropeptide Y in brain tissue by nano flow liquid chromatography orbitrap Fourier transform mass spectrometry.

2.Tohru Yamagaki, Takashi Yamazaki, Mass Spectrom. (Tokyo), 9, A0087 (2020).
Practical protocol for making calibration curves for direct and sensitive quantitative LC orbitrap-MS of large neuropeptides.

3.Tohru Yamagaki, Takashi Yamazaki, Mass Spectrom. (Tokyo), 8, S0083 (2019).
Troubleshooting carry-over in the LC-MS analysis of biomolecules: The case of neuropeptide Y.

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