Comprehensive analysis and evaluation of oxidized lipids reacting with cysteine-containing proteins

• Project Area: Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology
• Project/Area Number: 22H05572
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山田 健一 九州大学, 薬学研究院, 教授 (60346806)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥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)
• Keywords: 硫黄 / 酸化脂質 / 蛋白質 / タンパク質

Outline of Research at the Start

求電子性分子である「酸化脂質」は、近年、炎症や細胞死の原因に密接に関与していることが報告されている。しなしながら、酸化脂質と蛋白質機能との関係は、ほとんど理解できていない。そこで本研究では、「システイン含有蛋白質と反応する酸化脂質の網羅的解析・評価」を目的とする。本研究から、求電子性分子「酸化脂質」と蛋白質中システインとの反応性に関する情報を提供できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、「システイン含有蛋白質と反応する酸化脂質の網羅的解析・評価」を目的とし、１）求電子性分子検出蛍光プローブの合成、２）酸化脂質由来求電子性分子の検出・解析及びリスト化、３）リスト化した酸化脂質と反応するシステイン含有蛋白質の特定、の3点を検討項目とした。
昨年度までに蛍光団とSH基を結合させた新たな蛍光プローブを合成し、リン脂質としてPAPC（1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-phosphatidylcholine）、PLPC（リノール酸含有）や、PDPC（ドコサヘキサエン酸含有）との反応性を評価した。本年度も引き続き実施し、SH基と反応しうる酸化リン脂質のリスト化が完了した。このリスト内には、これまでSH基と反応性の報告がない数十種類の酸化リン脂質を見出している。そこで、これらリストをもとに、蛋白質との反応性を評価した。まず、実際に細胞内でこれら酸化リン脂質が生成しうるか評価したところ、tBHP刺激下などで十分量の酸化リン脂質が生成しうることを上記検出プローブにて確認した。そこで、生成しうる酸化リン脂質の分子量情報をもとに、モデル蛋白質としてGAPDHと反応しうるかアダクトーム解析したところ、蛋白質内複数のSH基と酸化リン脂質分子が反応しうることを新たに見出した。さらに蛋白質抽出液と酸化リン脂質との反応解析を進めたところ、非常に多くの蛋白質SH基と酸化リン脂質が反応しうることがわかった。以上の結果は、生成した酸化リン脂質が、蛋白質と共有結合できる可能性を強く示唆するものであり、今後、これら修飾蛋白質の検出・評価・機能解析を進めることで、加齢や疾患など酸化リン脂質が生成しうる環境での蛋白質の機能変容の理解につながることを期待している。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Oxidized-LDL Induces Metabolic Dysfunction in Retinal Pigment Epithelial Cells (2024)
  • Author(s): Tomomatsu Manami、Imamura Naoto、Izumi Hoshimi、Watanabe Masatsugu、Ikeda Masataka、Ide Tomomi、Uchinomiya Shohei、Ojida Akio、Jutanom Mirinthorn、Morimoto Kazushi、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 47 Issue: 3 Pages: 641-651
  • DOI: 10.1248/bpb.b23-00849
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Year and Date: 2024-03-19
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ethoxyquin, a Lipid Peroxidation Inhibitor, Has Protective Effects against White Matter Lesions in a Mouse Model of Chronic Cerebral Hypoperfusion (2024)
  • Author(s): Abe Masami、Sou Marie、Matsuoka Yuta、Morimoto Kazushi、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 47 Issue: 1 Pages: 104-111
  • DOI: 10.1248/bpb.b23-00538
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Year and Date: 2024-01-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Slowly progressive cell death induced by GPx4-deficiency occurs via MEK1/ERK2 activation as a downstream signal after iron-independent lipid peroxidation (2024)
  • Author(s): Tsuruta Kahori、Matsuoka Masaki、Harada Shinsaku、Enomoto Ayaka、Kumagai Takeshi、Yasuda Shu、Koumura Tomoko、Yamada Ken-ichi、Imai Hirotaka
  • Journal Title: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition Volume: 74 Issue: 2 Pages: 97-107
  • DOI: 10.3164/jcbn.23-101
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inhibition of 7-dehydrocholesterol reductase prevents hepatic ferroptosis under an active state of sterol synthesis (2024)
  • Author(s): Yamada N, Karasawa T, Ito J, Yamamuro D, Morimoto K, Nakamura T, Komada T, Baatarjav C, Saimoto Y, Jinnouchi Y, Watanabe K, Miura K, Yahagi N, Nakagawa K, Matsumura T, Yamada KI, Ishibashi S, Sata N, Conrad M, Takahashi M
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 15 Issue: 1 Pages: 2195-2195
  • DOI: 10.1038/s41467-024-46386-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ascorbic Acid Protects Bone Marrow from Oxidative Stress and Transient Elevation of Corticosterone Caused by X-ray Exposure in Akr1a-Knockout Mice (2024)
  • Author(s): Bo Tomoki、Nohara Hidekazu、Yamada Ken-ichi、Miyata Satoshi、Fujii Junichi
  • Journal Title: Antioxidants Volume: 13 Issue: 2 Pages: 152-152
  • DOI: 10.3390/antiox13020152
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deferasirox Targeting Ferroptosis Synergistically Ameliorates Myocardial Ischemia Reperfusion Injury in Conjunction With Cyclosporine A (2024)
  • Author(s): Ishimaru Kosei、Ikeda Masataka、Miyamoto Hiroko Deguchi、Furusawa Shun、Abe Ko、Watanabe Masatsugu、Kanamura Takuya、Fujita Satoshi、Nishimura Ryohei、Toyohara Takayuki、Matsushima Shouji、Koumura Tomoko、Yamada Ken‐ichi、Imai Hirotaka、Tsutsui Hiroyuki、Ide Tomomi
  • Journal Title: Journal of the American Heart Association Volume: 13 Issue: 1
  • DOI: 10.1161/jaha.123.031219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MRP1-Dependent Extracellular Release of Glutathione Induces Cardiomyocyte Ferroptosis After Ischemia-Reperfusion (2023)
  • Author(s): Genki Ichihara, Yoshinori Katsumata, Yuki Sugiura, Yuta Matsuoka, Rae Maeda, Jin Endo, Atsushi Anzai, Kohsuke Shirakawa, Hidenori Moriyama, Hiroki Kitakata, Takahiro Hiraide, Shinichi Goto, Seien Ko, Yuji Iwasawa, Kazuhisa Sugai, Kyohei Daigo, Shinya Goto, Kazuki Sato, Ken-Ichi Yamada, Makoto Suematsu, et al.
  • Journal Title: Circulation Research Volume: 133 Issue: 10 Pages: 861-876
  • DOI: 10.1161/circresaha.123.323517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Defense systems to avoid ferroptosis caused by lipid peroxidation-mediated membrane damage (2023)
  • Author(s): Fujii Junichi、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Free Radical Research Volume: 57 Issue: 5 Pages: 353-372
  • DOI: 10.1080/10715762.2023.2244155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondria-dependent ferroptosis plays a pivotal role in doxorubicin cardiotoxicity (2023)
  • Author(s): Tadokoro T, Ikeda M, Ide T, Deguchi H, Ikeda S, Okabe K, Ishikita A, Matsushima S, Koumura T, Yamada KI, Imai H, Tsutsui H
  • Journal Title: JCI Insight. Volume: 8(6) Issue: 6
  • DOI: 10.1172/jci.insight.169756
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of selenium deficiency on biological results of X-ray and carbon-ion beam irradiation in mice (2023)
  • Author(s): Ueno Megumi、Shibata Sayaka、Nakanishi Ikuo、Aoki Ichio、Yamada Ken-ichi、Matsumoto Ken-ichiro
  • Journal Title: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition Volume: 72 Issue: 2 Pages: 107-116
  • DOI: 10.3164/jcbn.22-57
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Kinetics of lipid radical formation in lipoproteins from β-thalassemia: Implication of cholesteryl esters and α-tocopherol (2022)
  • Author(s): Lerksaipheng P, Paiboonsukwong K, Sanvarinda P, Leuchapudiporn R, Yamada KI, Morales NP.
  • Journal Title: Biomed Pharmacother Volume: 154:113624 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.biopha.2022.113624
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection and Structural Analysis of Pyrimidine Nucleoside derived Radicals Generated on DNA by a Profluorescent Nitroxide Probe. (2022)
  • Author(s): Yamauchi K, Matsuoka Y, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Yamada KI.
  • Journal Title: Chem Comm Volume: 58 Pages: 56-59
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フェロトーシスで誘導される脂質酸化メカニズムと細胞小器官局在性 (2023)
  • Author(s): 斎元祐真, 森本和志 ,日下部大樹 ,松岡悠太 ,平山佑 ,唐澤悟 ,山田健一
  • Organizer: 第65回日本脂質生化学会
• [Presentation] 脂質ラジカル・酸化リン脂質の検出・構造解析技術と疾患モデルにおける検証 (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第45会 光医学・光生物学会
  • Invited
• [Presentation] フェロトーシス誘導時に生成する酸化脂質の検出・構造解析技術 (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第47回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] リソソームの脂質過酸化反応がフェロトーシス誘導の引き金になる (2023)
  • Author(s): 斎元祐真、日下部大樹、森本和志、松岡悠太、唐澤悟、平山祐、山田健一
  • Organizer: 薬学会・生物系薬学部会
• [Presentation] ソソーム脂質過酸化反応はリソソーム膜を破壊しフェロトーシスを誘導する (2023)
  • Author(s): 斎元祐真、森本和志、日下部大樹、松岡悠太、平山佑、唐澤悟、山田健一
  • Organizer: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 炎症反応を制御する酸化リン脂質の探索 (2023)
  • Author(s): 上野亮哉、岩尾彬広、松岡悠太、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、加藤俊治、仲川清隆、Mirinthorn Jutanom、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] Determination of the responsible gene for oxidized phosphatidylcholine translocation in apoptosis (2023)
  • Author(s): 劉紫懋、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 求電子性酸化脂質を捕捉する蛍光プローブの開発 (2023)
  • Author(s): 田添佳歩、松岡悠太、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、森本和志、 Jutanom Mirinthorn、山田健一
  • Organizer: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] ニトロキシドプローブを用いた脂質ラジカル付加体精製法の開発と応用 (2023)
  • Author(s): 田中萌、齋藤耕太、松岡悠太、高橋政友、森本和志、和泉自泰、馬場健史、山田健一
  • Organizer: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 酸化脂質の検出及び疾患との関連 (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第13回機能油脂懇話会
• [Presentation] 酸化脂質が関与する多様な細胞死研究の最前線 (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] 酸化脂質の構造解析から硫黄との反応分子探索へ (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] 脂質過酸化反応が引き起こす生体応答 (2023)
  • Author(s): 森本 和志, 松岡 悠太, 山田 健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] フェロトーシスを特徴づける酸化リン脂質の探索 (2023)
  • Author(s): 陣内優佳、中英人、伊藤綾人、Jutanom Mirinthorn、森本和志、松岡悠太、山田健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] 炎症反応を制御する酸化リン脂質の探索 (2023)
  • Author(s): 上野亮哉、岩尾彬広、小櫻英翔、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、加藤俊治、仲川清隆、松岡悠太、Mirinthorn Jutanom、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] 網膜色素上皮細胞で生じる代謝変動におけるox-LDLの関与 (2023)
  • Author(s): 友松愛美、今村直人、和泉星余、池田昌隆、井手友美、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第96回日本生化学会
• [Presentation] 機能性ニトロキシドプローブを用いた微量脂質ラジカル付加体精製法の開発と応用 (2023)
  • Author(s): 田中萌、齋藤耕太、松岡悠太、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、Jutanom Mirinthorn、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第40回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 蛍光プローブを用いたチオール基反応性求電子性酸化脂質の探索 (2023)
  • Author(s): 田添佳歩、松岡悠太、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、 森本和志、Jutanom Mirinthorn、山田健一
  • Organizer: 第40回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] フェロトーシス耐性に対するAKR1Cの関与 (2023)
  • Author(s): 吉田汐里、森本和志、松岡悠太、Jutanom Mirinthorn、山田健一
  • Organizer: 第40回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] ヒト網膜色素上皮細胞の代謝変容に対するox-LDLの作用 (2023)
  • Author(s): 友松愛美、今村直人、和泉星余、池田昌隆、井手友美、内之宮祥平、王子田彰夫、Mirinthorn Jutanom、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第40回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] オキシリピドミクス解析を用いたミクログリアの炎症応答を制御する新規酸化リン脂質の同定 (2023)
  • Author(s): 上野亮哉、岩尾彬広、小櫻英翔、高橋政友、和泉自泰、馬場健史、加藤俊治、仲川清隆、松岡悠太、Mirinthorn Jutanom、森本和志、山田健一
  • Organizer: 第40回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 脂質／レドックスシグナル研究の最前線：新たな相互作用から生命の生存戦略を解き明かす (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第97回日本薬理学会年会
• [Presentation] ox-LDLはヒト網膜色素上皮細胞の代謝変容を誘導する (2023)
  • Author(s): 友松 愛美、今村 直人、和泉 星余、池田 昌隆、井手 友美、内之宮 祥平、王子田 彰夫、Jutanom Mirinthorn、森本 和志、山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会
• [Presentation] 血管性認知症モデルマウスにおける脂質過酸化反応阻害剤の炎症抑制効果 (2023)
  • Author(s): 萩森 諒、阿部 真紗美、Jutanom Mirinthorn、森本 和志、山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会
• [Presentation] 極性頭部が修飾された酸化フォスファチジルエタノールアミン解析手法の開発 (2023)
  • Author(s): 廣保 郁、小櫻 英翔、Mirinthorn Jutanom、森本 和志、山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会
• [Presentation] クリックケミストリーに応用可能な脂質ラジカル検出プローブの開発 (2023)
  • Author(s): 川野 蒼太、田中 萌、齋藤 耕太、松岡 悠太、森本 和志、Jutanom Mirinthorn、山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会
• [Presentation] 脂質由来ラジカル・酸化リン脂質の検出・構造解析及び疾患モデルへの応用 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第16回年会
  • Invited
• [Presentation] 酸化ストレス疾患に関与する酸化脂質の検出・構造解析 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: クロマトグラフィー次世代技術セミナー2022
  • Invited
• [Presentation] 酸化脂質の検出・構造解析と疾患モデル動物への応用 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第64回日本脂質生化学会
• [Presentation] 脂質由来ラジカル・酸化リン脂質の検出・構造解析及び疾患モデルへの応用 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第16回メタボロームシンポジウム
• [Presentation] 酸化脂質の検出・構造解析と疾患モデル動物への応用 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 第43回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] Detection and structure analysis of lipid-derived radicals and oxidized phospholipids (2022)
  • Author(s): Ken-ichi Yamada
  • Organizer: Redox Week in Sendai 2022 STINT-JSPS Joint Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] リソソームにおける脂質過酸化反応がフェロトーシス誘導を亢進する (2022)
  • Author(s): 斎元 祐真, 森本 和志, 日下部大樹, 松岡 悠太, 唐澤 悟, 山田 健一
  • Organizer: 第95回日本生化学会
• [Presentation] 脂質過酸化反応抑制剤は光誘発性網膜障害を抑制する (2022)
  • Author(s): 森 亮太, 城臺 更, 石田 南人, 進藤 早, 海津 幸子, 谷戸 正樹, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 第95回日本生化学会
• [Presentation] 薬用植物抽出液ライブラリーを用いたフェロトーシス抑制剤の探索 (2022)
  • Author(s): 城戸 百香, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 第39回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 鉄過剰症における血漿中脂質関連因子の解析 (2022)
  • Author(s): 松田 和, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 第39回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 光誘発性網膜障害に対する脂質過酸化反応抑制剤 X の抑制効果 (2022)
  • Author(s): 森 亮太, 城臺 更, 海津 幸子, 谷戸 正樹, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 第39回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 質量分析法を用いた酸化ホスファチジルコリンの包括的解析および可視化技術 (2022)
  • Author(s): 松岡 悠太, 高橋 政友, 杉浦 悠毅, 和泉 自泰, 末松 誠, 馬場 健史, 山田 健一
  • Organizer: 第61回電子スピンサイエンス学会
• [Presentation] リソソーム脂質過酸化反応はリソソーム膜破壊を介してフェロトーシスを誘導する (2022)
  • Author(s): 斎元 祐真, 森本 和志, 日下部 大樹, 松岡 悠太, 平山 佑, 唐澤 悟, 山田 健一
  • Organizer: 第61回電子スピンサイエンス学会
• [Presentation] ニトロキシドプローブを用いた脂質ラジカル付加体精製法の開発と応用 (2022)
  • Author(s): 田中 萌, 齋藤 耕太, 松岡 悠太, 高橋 政友, 和泉 自泰, 馬場 健史, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 第61回電子スピンサイエンス学会
• [Presentation] チオール基反応性求電子性酸化脂質を捕捉する蛍光プローブの開発および応用 (2022)
  • Author(s): 田添 佳歩，松岡 悠太，高橋 政友，和泉 自泰，馬場 健史，森本 和志，山田健一
  • Organizer: 第61回電子スピンサイエンス学会
• [Presentation] 酸化脂質の検出・構造解析と疾患モデル動物での解析 (2022)
  • Author(s): 山田 健一
  • Organizer: 日本酸化ストレス学会フリーラジカルスクール2022
  • Invited
• [Presentation] 脂質過酸化反応抑制剤の探索と血管性認知症モデルマウスへの適用 (2022)
  • Author(s): 阿部 真紗美, 宗 茉里恵, 進藤 早紀, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会 第143年会
• [Presentation] 炎症反応を惹起する酸化リン脂質の探索 (2022)
  • Author(s): 上野 亮哉, 小櫻 英翔, 岩尾 彬広, 松岡 悠太, 森本 和志, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会 第143年会
• [Presentation] リソソームでの脂質過酸化反応がフェロトーシス誘導を亢進する (2022)
  • Author(s): 津波古 光生, 斎元 祐真, 森本 和志, 松岡 悠太, 唐澤 悟, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会 第143年会
• [Book] 酸化脂質研究の最前線～検出・構造解析から疾患制御へ～ Medchem News Vol.34 No.1 (2024)
  • Author(s): 山田 健一
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 公益社団法人 日本薬学会
• [Book] 酸化脂質解析の新技術、「実験医学 増刊Vol.41-No.17」 (2023)
  • Author(s): 山田 健一
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 治療標的として注目される細胞死フェロトーシス その誘導メカニズムと疾患との関与「実験医学 Vol.41 No.8」 (2023)
  • Author(s): 今井 浩孝、内田 浩二、山田 健一
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 羊土社