Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

植物代謝物プロファイリングデータベース
AtMetExpressの開発とオミックスデータ統合化の推進福島 敦史
理化学研究所・環境資源科学研究センター (CSRS)

内容
1. 研究背景2. 研究開発の目的・全体像
3. 結果
4. まとめ© 2014福島 敦史（独立行政法人理化学研究所）licensed under CC表示2.1日本

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研究背景

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

モデル植物シロイヌナズナのメタボローム
植物界全体では推定～200,000代謝物が存在

The AraCyc 8.0 releasefrom April 2011 contains
446 pathways, 5520
enzymes, 2689 reactions,and 2825 compounds

メタボロミクス～5,000 metabolites?

プロテオミクス(トランスクリプトミクス)
ゲノミクス～4,000-5,000 enzymes～28,000 genes

TAIR (http://www.arabidopsis.org/) 調べ

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研究背景

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

メタボロミクスは細胞内代謝物の総体を化学分析する学問
生命の根本である「情報」と「物質」とが交差する特異的な分野の一つ
質量分析計によるメタボ
ロームデータ生成サイクル
本課題で着目するデータ (質量分析計による代謝物蓄積量データ)

MassBank
NIST
KEGG
KNApSAcK

代謝物蓄積量データ行列
Fukushima and Kusano, Front. Plant Sci., 4:73 (2013)3

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

研究背景

例. PlantMetabolomics.org

Bais et al., Plant Physiol (2010); Bais et al., NAR (2012);
http://plantmetabolomics.vrac.iastate.edu/ver2/
See also, Plant Metabolomics Resource (PMR)4

目的とねらいAtsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

研究開発の目的予測されるメタボローム

測定可能なメタボローム

橋渡しをする• モデル植物シロイヌナズナのメタボローム把握するための文献整理・データ再解析• シロイヌナズナの代謝物プロファイルデータを閲覧・加工・共有するフレームワークの開発・情報基盤づくり
5研究開発の全体像

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

化合物データセット研究開発の概要 代謝物プロファイル

PlantMetabolomics.org(737)

RIKEN 測定データ

GC-TOF-MS(83*, 92, 93)

14データセット(11 published +3 unpublished )KNApSAcK (625)

CE-TOF-MS(74, 60)

UPLC-q-TOF-MS(106, 289, 99)

LC-IT-TOF-MS(55, 96)*括弧内は、測定できた代謝物の数

AtMetExpressの開発
Wikiスタイルページ

6研究開発の全体像

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収集済みのデータセットは14
データセット名

PMID

Matsuda et al. (2010) Plant Physiol 20023150
AtMetExpress Development
Matsuda et al. (2009) Plant J – MS2T paper
18939963
Matsuda et al. (2011) Front in Plant Sci –22645535
AtMetExpress Ecotype
Hirai et al. (2010) JPR – LC, ecotype
20369372
Ide et al. (2011) JXB – GC and CE data
21131548
Kusano et al. (2007) BMC Syst Biol – GC data 18028551
Kusano et al. (2010) Amino Acids – GC data 20354740
Kusano et al. (2011) Plant J – GC and LC
21466600
dataOkazaki et al. (2012) Metabolomics – LC-IT23463370
dataWatanabe et al. (2008) Plant Physiol – GC
18024555
and CE data
Fukushima et al. (2009) PNAS – GC data
19359492
AtMetExpress Development (GC data),NA
unpublishedTime course GC data - unpublishedNA
Development of MeKO database (GC data)
NA検出した既知代
謝物数
289
99
106
38
74
93
87

Published
data

92
96
60
83
93
78
99

UnpublisheddataAtsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

結果実施した研究項目
1) 既存の化合物情報の収集・統合 (H25年10月)

2) 代謝物プロファイルデータの収集・再解析 (H25年9-10月)

3) Wiki化・データ視覚化・データ共有(H25年11月H26年1月)

 シロイヌナズナのメタボローム中、質量分析計で測定可能な代謝物数はおよそ1,200個

8Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

結果

Metabolite information inWiki

9

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

結果

再解析ツール (AtMetExpress):a heatmap

10Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

結果

再解析ツール (AtMetExpress):
HCA

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Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

結果

再解析ツール(AtMetExpress):User’s data

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結果

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

デモ13

まとめAtsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

統合データベースの新たな活用法
生物学

加工データ

生データ

分析化学

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まとめ

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014

まとめ
 現状のMSに基づく代謝物プロファイリング

シロイヌナズナの代謝物~1,200個が計測可能
 XMetExpress==汎用的なフレームワーク
 AtMetExpress GUI tool はメタボローム
データの再解析を簡便にする

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まとめ

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今後の本研究の将来性
データ解
析・解釈の自由自在
データ統合の強力さをアピール

データ共有の促進
シロイヌナズナのシステム生物データベース

・生物学者が活用できるデータ・簡便なデータ共有
・研究サイクルの加速

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謝辞

Atsushi Fukushima@JST-NBDC, Mar 2, 2014謝辞
理化学研究所CSRS
 Kazuki Saito
 Masanori Arita Tetsuya Sakurai
 Miyako Kusano Yozo Okazaki Ryo Nakabayashi Akie Mejia
 Makoto Suzuki
 Makoto Kobayashi
 Yutaka Yamada Kenji AkiyamaOthers Redestig Henning17