2018 Fiscal Year Annual Research Report
Polysulfur metabolome and regulation of anti-oxidative stress responses
Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
Project/Area Number |
26111008
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
赤池 孝章 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 泰男 昭和薬科大学, 薬学部, 教授 (10273228)
澤 智裕 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (30284756)
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
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Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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Keywords | 活性酸素 / 代謝 / ケミカルバイオロジー / メタボローム / 抗酸化 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、システインのイオウ付加体であるシステインパースルフィドをはじめとする活性ポリスルフィドの生理機能に注目し、メタボローム解析手法(ポリサルファメタボローム)を駆使して、動物および植物における活性イオウ・ポリサルファ系のユニークな抗酸化制御システムの全貌を解明することを目的としている。昨年度までの研究において活性ポリスルフィドを網羅的かつ定量的に測定するメタボローム解析系を確立して、生体内に存在する様々な活性イオウ分子種の検出と動態解析、代謝経路と生理機能解析を行い、システイン-tRNA合成酵素(CARS)によるタンパク質翻訳に共役した新規ポリスルフィド生成系を同定し、ミトコンドリア型のCARS2が生成するパースルフィドがミトコンドリアの酸素消費速度や膜電位形成の制御に深く関わることが示された。本年度は、ポリスルフィド生成の生理学的機能についての詳細な解析を行った。ミトコンドリア型CARS2のノックアウト細胞の解析から、CARS2由来パースルフィドはミトコンドリア形態形成にも関わっており、哺乳類細胞においてミトコンドリアの分裂に中心的な役割を果たすDrp1 (dynamin-related protein 1)の酵素活性がタンパク質ポリスルフィド化によって制御されていることが分かった。また、CARS2によるイオウ代謝プロファイルを詳細に解析した結果、CARS2により生成されるパースルフィドは電子伝達系から電子を授受し、硫化水素(H2S)へと代謝・還元することが示唆された。さらに、イオウ代謝産物であるH2Sの代謝経路としてSQR (sulfide:quinone oxidoreductase)によるプロトン供与を介したミトコンドリア膜電位形成が認められ、ミトコンドリアの電子伝達およびエネルギー産生における活性ポリスルフィドおよびイオウ代謝経路の関与が示唆された。
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Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Oxidation of PKGIα mediates an endogenous adaptation to pulmonary hypertension.2019
Author(s)
Rudyk O, Rowan A, Prysyazhna O, Krasemann S, Hartmann K, Zhang M, Shah MA, Ruppert C, Weiss A, Schermuly RT, Ida T, Akaike T, Zhao L, Eaton P.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The Uptake and Release of Polysulfur Cysteine Species by Cells: Physiological and Toxicological Implications.2019
Author(s)
Lin J, Akiyama M, Bica I, Long FT, Henderson CF, Goddu RN, Suarez V, Baker B, Ida T, Shinkai Y, Nagy P, Akaike T, Fukuto JM, Kumagai Y.
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Journal Title
Chem Res Toxicol
Volume: 32
Pages: 447-455
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Polysulfide stabilization by tyrosine and hydroxyphenyl-containing derivatives that is important for a reactive sulfur metabolomics analysis.2019
Author(s)
Hamid HA, Tanaka A, Ida T, Nishimura A, Matsunaga T, Fujii S, Morita M, Sawa T, Fukuto JM, Nagy P, Tsutsumi R, Motohashi H, Ihara H, Akaike T.
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Journal Title
Redox Biol
Volume: 21
Pages: 101096
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Production of 8-nitro-cGMP in osteocytic cells and its upregulation by parathyroid hormone and prostaglandin E2.2019
Author(s)
Nagayama K, Miyamoto Y, Kaneko K, Yoshimura K, Sasa K, Akaike T, Fujii S, Izumida E, Uyama R, Chikazu D, Maki K, Kamijo R.
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Journal Title
In Vitro Cell Dev Biol Anim
Volume: 55
Pages: 45-51
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Speciation of reactive sulfur species and their reactions with alkylating agents: do we have any clue about what is present inside the cell?2019
Author(s)
Bogdandi V, Ida T, Sutton TR, Bianco C, Ditroi T, Koster G, Henthorn HA, Minnion M, Toscano JP, van der Vliet A, Pluth MD, Feelisch M, Fukuto JM, Akaike T, Nagy P.
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Journal Title
Br J Pharmacol
Volume: 176
Pages: 646-670
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The reaction of hydrogen sulfide with disulfides: formation of a stable trisulfide and implications for biological systems.2019
Author(s)
Bianco CL, Akaike T, Ida T, Nagy P, Bogdandi V, Toscano JP, Kumagai Y, Henderson CF, Goddu RN, Lin J, Fukuto JM.
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Journal Title
Br J Pharmacol
Volume: 176
Pages: 671-683
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hypoxia-induced interaction of filamin with Drp1 causes mitochondrial hyperfission-associated myocardial senescence.2018
Author(s)
Nishimura A, Shimauchi T, Tanaka T, Shimoda K, Toyama T, Kitajima N, Ishikawa T, Shindo N, Numaga-Tomita T, Yasuda S, Sato Y, Kuwahara K, Kumagai Y, Akaike T, Ide T, Ojida A, Mori Y, Nishida M.
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Journal Title
Sci Signal
Volume: 11
Pages: eaat5185
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Reactive Persulfides from Salmonella Typhimurium Downregulate Autophagy-Mediated Innate Immunity in Macrophages by Inhibiting Electrophilic Signaling.2018
Author(s)
Khan S, Fujii S, Matsunaga T, Nishimura A, Ono K, Ida T, Ahmed KA, Okamoto T, Tsutsuki H, Sawa T, Akaike T.
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Journal Title
Cell Chem Biol
Volume: 25
Pages: 1403-1413.e4.
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biological hydropersulfides and related polysulfides - a new concept and perspective in redox biology.2018
Author(s)
Fukuto JM, Ignarro LJ, Nagy P, Wink DA, Kevil CG, Feelisch M, Cortese-Krott MM, Bianco CL, Kumagai Y, Hobbs AJ, Lin J, Ida T, Akaike T.
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Journal Title
FEBS Lett
Volume: 592
Pages: 2140-2152
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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