Exploration of supersulfide proteins associated with zinc regulation in brain
Publicly Offered Research
| Project Area | Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology |
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| Project/Area Number |
22H05555
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science (2023)
University of Tsukuba (2022) |
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Principal Investigator |
新開 泰弘 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (10454240)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 超硫黄タンパク質 / サルフェン硫黄 / 亜鉛制御 / 脳 / 亜鉛 / レドックス |
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| Outline of Research at the Start |
亜鉛はヒトの体内において鉄に次いで含量の多い必須微量金属元素であり、その多くがシステイン残基のSH基を介してタンパク質に結合している。亜鉛の働きは非常に重要であり、タンパク質の構造の維持や酵素活性の制御に関わるとされているが、タンパク質と亜鉛との結合を制御する因子についての知見は十分ではない。我々は最近、メタロチオネインタンパク質にサルフェン硫黄が保持され、亜鉛の結合・遊離のメカニズムに寄与していることを明らかにした。そこで本研究では、脳内においてサルフェン硫黄と亜鉛の両方を結合しているタンパク質を網羅的に探索・同定し、亜鉛の制御において超硫黄が果たす機能性をより明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超硫黄がZnフィンガードメイン構造を有する広範なタンパク質において、亜鉛の結合・遊離のメカニズムに関与していると予想し、脳において超硫黄と亜鉛を結合しているタンパク質を探索・同定し、その機能性と関係性を解析することを目的としている。本年度は、まず超硫黄を結合している亜鉛結合タンパク質を同定することを主たる目的とした。また、超硫黄分子を親電子プローブを用いてLC-MSで定量する際の検証実験も行った。マウス脳を細胞分画して核画分を調製し、遠心式フィルターユニットを用いて低分子を取り除いて高分子画分を得た。得られた画分を各種カラムクロマトグラフィーで分離し、サルフェン硫黄については親電子プローブを用いたLC-MS法にて、亜鉛結合量についてはICP-MSで定量し、亜鉛結合型の超硫黄タンパク質を分離する作業を行った。今年度はまだ単離するところまでは精製できていないが、核内タンパク質の多くのタンパク質に超硫黄が結合していることが分かった。また、リコンビナントタンパク質を用いた予備的検討から、複数の亜鉛結合タンパク質に超硫黄が結合していることも見出した。更に、親電子プローブを用いたLC-MS法で確かに超硫黄が定量できているかを検証するために、酸化型の超硫黄構造を有する多硫化アリル化合物をモデル化合物として用いて検証実験を行ったところ、還元剤の存在下において、理論値に近い硫黄量を検出できていることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞内において亜鉛の働きは非常に重要であり、タンパク質の構造の維持や酵素活性の制御に関わるとされているが、タンパク質と亜鉛との結合を制御する因子についての知見は十分ではない。本研究では超硫黄がZnフィンガータンパク質において、亜鉛の結合・遊離のメカニズムに関与していると予想し、脳において超硫黄と亜鉛を結合しているタンパク質を網羅的に探索・同定し、その機能性と関係性を解析することを目的としている。本年度は、超硫黄を結合している亜鉛結合タンパク質を同定することを主たる目的としている。まだ単離できてはいないが、タンパク質を各種クロマトグラフィーで分離する作業は順調に進んでおり、リコンビナントタンパク質を用いた検討によっても複数の核内亜鉛結合タンパク質に超硫黄が結合していることは見出していることから、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度も引き続き、超硫黄と亜鉛の両方を結合しているタンパク質の探索・同定を進める。また、大腸菌を用いて同定した当該タンパク質のリコンビナントタンパク質を調製して解析することで、脳における超硫黄タンパク質の実態と、超硫黄による亜鉛制御の機能性を明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
