グルタミンフリー培地での増殖に適応した CHO-K1 細胞の LC-MS/MS ベースの定量的プロテオミクスおよびリン酸化プロテオミクス解析

LC-MS/MS-based quantitative proteomic and phosphoproteomic analysis of CHO-K1 cells adapted to growth in glutamine-free media.

• Prashant Kaushik
• Ricardo Valdés-Bango Curell
• Michael Henry
• Niall Barron
• Paula Meleady

抄録

目的:

本研究の目的は、CHO-K1細胞のグルタミンフリー培地での増殖への適応の根底にある分子メカニズムを解明し、この表現型に関与する重要なシグナル伝達タンパク質と経路を特定することである。

OBJECTIVES: This study aims to provide insights into the molecular mechanisms underlying adaptation of CHO-K1 cells to growth in glutamine-free media and potentially identifying critical signalling proteins and pathways involved in this phenotype.

結果:

グルタミンを含まない培地での増殖に適応したCHO-K1細胞株を、簡単なワンステップのグルタミン還元戦略を用いて樹立した。適応した細胞株は、細胞増殖と生存率の点で親細胞に匹敵する表現型を有していた。グローバルな定量的プロテオミクスおよびリン酸化プロテオミクス分析は、8 mMのL-グルタミンを含む培地で成長した親細胞とグルタミンフリー培地での成長に適応した細胞を比較するために実施された。順応過程は、2つの細胞株間で194個の異なる発現を示すタンパク質の機能解析によって証明されたように、細胞骨格の再配列とmRNAスプライシングに関連するタンパク質の変化を伴っていた。434個の豊富さが変化した434個のリンタンパク質も、MAPKとカルシウムシグナルに関連した経路の濃縮とL-グルタミンフリー条件への適応の結果として同定された。

RESULTS: A CHO-K1 cell line adapted to growth in glutamine-free media was established using a straightforward one-step glutamine reduction strategy. The adapted cell line had a comparable phenotype to the parental cells in terms of cell growth and viability. Global quantitative proteomic and phosphoproteomic analysis was carried out to compare the cells adapted to growth in glutamine-free media to parental cells grown in media containing 8 mM L-glutamine. The adaptation process was accompanied by changes in proteins associated with cytoskeleton rearrangement and mRNA splicing as evidenced via functional analysis of 194 differentially expressed proteins between the two cell lines. 434 phosphoproteins with altered abundance were also identified as a result of adaptation to L-glutamine-free conditions with an associated enrichment of pathways associated with MAPK and calcium signalling.

結論:

本研究では、グルタミンフリーの生育条件に適応した後のタンパク質発現変化の包括的なプロテオミクスおよびリン酸化プロテオミクス解析を行い、改善された摂食戦略の合理的な設計や、バイオプロセスの表現型を改善するための細胞株工学において考慮すべき重要な経路を強調しています。

CONCLUSIONS: This work provides a comprehensive proteomic and phosphoproteomic analysis of protein expression changes after adaptation to glutamine-free growth conditions highlighting critical pathways to consider in the rational design of improved feeding strategies or in cell line engineering to improve bioprocess phenotypes.