Analysis of cysteine persulfide regulation mechanism via organelle contact sites

• Project Area: Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology
• Project/Area Number: 22H05574
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: 椎葉 一心 学習院大学, 理学部, 助教 (30884481)
• 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: ミトコンドリア / オルガネラ / オルガネラコンタクト / 活性酸素種(ROS) / 超硫黄 / ROS / レドックス / オルガネラ間接触 / MAM / オルガネラ膜接触 / 硫黄生物学

Outline of Research at the Start

近年のオルガネラバイオロジーの発展はめざましく、各々独立した小器官ではなく、2つないしは3つのオルガネラ同士が接触し、カルシウムや脂質などの物質輸送を介して互いにコミュニケーションをとることが明らかにされた。特にミトコンドリアと小胞体のコンタクト領域はMAMと称され、ミトコンドリア分裂部位の決定に関与すること、オートファゴソームの隔離膜形成に関与すること、さらに自然免疫応答のシグナルの足場として機能することなど多彩な役割が明らかにされている。本研究では「オルガネラコンタクト」の観点から超硫黄分子の量的制御機構の探索を行う。

Outline of Annual Research Achievements

細胞内のオルガネラはそれぞれ独立して機能すると考えられていたが、近年、2つないしは3つのオルガネラ同士がコンタクトし、さまざまな物質輸送を介して互いにコミュニケーションをとることが明らかになってきた。オルガネラコンタクトと超硫黄の関係を解析するために、可逆的かつ生細胞でオルガネラコンタクトを解析できるツール開発に取り組んだ。結果、NanoBiTシステムを応用したミトコンドリア-小胞体コンタクト(MAM)解析ツール、Mitochondria-Endoplasmic Reticulum contacts reporter using NanoBiT (MERBiT)の開発に成功した。MERBiTを用い、超硫黄合成酵素を発現抑制した際のMAM形成量を計測したところ、MAM形成量がコントロールと比較し増加する結果を得た。本結果が起点となり、ミトコンドリア内で生じた活性酸素種(ROS)が超硫黄によって強く抑制されていること、また、ミトコンドリア由来のROSがMAMを増加させるという、これまで未知だった細胞内のストレス応答機構が見つかった。

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] Protective roles of MITOL against myocardial senescence and ischemic injury partly via Drp1 regulation (2022)
  • Author(s): Tokuyama T、Uosaki H、Sugiura A、Nishitai G、Takeda K、Nagashima S、Shiiba I、Ito N、Amo T、Mohri S、Nishimura A、Nishida M、Konno A、Hirai H、Ishido S、Yoshizawa T、Shindo T、Takada S、Kinugawa S、Inatome R、Yanagi S
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Issue: 7 Pages: 104582-104582
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104582
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MITOL regulates phosphatidic acid-binding activity of RMDN3/PTPIP51 (2022)
  • Author(s): Ito Naoki、Takahashi Takara、Shiiba Isshin、Nagashima Shun、Inatome Ryoko、Yanagi Shigeru
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 171 Issue: 5 Pages: 529-541
  • DOI: 10.1093/jb/mvab153
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ubiquitin-mediated mitochondrial regulation by MITOL/MARCHF5 at a glance (2022)
  • Author(s): Nagashima Shun、Ito Naoki、Shiiba Isshin、Shimura Hiroki、Yanagi Shigeru
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 173 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1093/jb/mvac092
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The Development of Organelle Contact Sites Quantification Tool and Exploration of the New Role of ER-Mitochondria Contact (2024)
  • Author(s): Isshin Shiiba
  • Organizer: Keystone Symposia (Organelle Membrane Contact Sites in Health and Disease)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The development of organelle contact sites quantification tool and exploration of the new role of haraguroER-mitochondria contact sites (2023)
  • Author(s): Isshin Shiiba
  • Organizer: YU-COE(C) Intracellular Iron Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The regulatory mechanism of iron supply to mitochondria at the ER-mitochondria contact site (2022)
  • Author(s): Isshin Shiiba, Hijiri Oshio, Naoki Ito, Shigeru Yanagi
  • Organizer: Redox Week in Sendai 2022
• [Presentation] The regulatory mechanism of mitochondrial iron supply at the MAM (2022)
  • Author(s): Isshin Shiiba, Hijiri Oshio, Naoki Ito, Shigeru Yanagi
  • Organizer: Iron, Reactive Oxygen Species & Ferroptosis in Life, Death & Disease, AWAJI, JAPAN