2016 Fiscal Year Research-status Report
活性イオウ分子種と8-ニトロ-cGMPによる新規酸化ストレス応答機構
| Project/Area Number |
15K20876
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 活性イオウ分子種 / タンパク質ポリスルフィド化 / 8-ニトロ-cGMP / S-グアニル化 / 酸化ストレス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
活性酸素と一酸化窒素により生成するニトロ化環状ヌクレオチド8-ニトロ-cGMPは、酸化ストレス制御シグナルとして機能している。最近、応募者は活性イオウ分子種（活性システインポリスルフィド）が8-ニトロ-cGMPを8-SH-cGMPに代謝することでシグナル機能を制御することを見いだした。本研究では、システインポリスルフィドの高精度定量解析法を構築し、酸化ストレス条件下における活性Cysポリスルフィドと8-ニトロ-cGMPの細胞動態解析と細胞機能解析を行うことにより、両者のクロストークを介した新規酸化ストレス応答の分子メカニズムを明らかにことを目的とした。本年度は8-ニトロ-cGMPによるタンパク質S-グアニル化とタンパク質ポリスルフィド化との連関を解析するために、質量分析装置を用いてタンパク質ポリスルフィド化レベルを定量的に解析するシステムの構築に成功し、タンパク質が高い割合でポリスルフィド化していることを明らかにした。また、タンパク質trypsin消化ペプチド断片を精密質量分析装置（LC-Q-TOF-MS）で解析することによりポリスルフィド化部位の同定に成功した。さらに、ポリスルフィド化タンパク質と8-ニトロ-cGMPによるS-グアニル化に注目して、ウエスタンブロット法を用いて解析した結果、タンパク質のポリスルフィド化システイン残基を介したポリS-グアニル化の存在を明らかにした。さらにタンパク質ポリスルフィド化機構を解析するなかで、新規のシステインパースルフィド合成酵素を発見した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、当初の計画通りに、質量分析装置を用いてタンパク質ポリスルフィド化レベルを定量的に解析するシステムの構築に成功した。また、タンパク質trypsin消化ペプチド断片を精密質量分析装置（LC-Q-TOF-MS）で解析することによりCysポリスルフィド化部位の同定に成功した。さらにタンパク質ポリスルフィド化機構を解析するなかで、新規のシステインパースルフィド合成酵素を発見し、さらにタンパク質ポリスルフィド化が翻訳時に形成されることを発見した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
活性イオウ分子種による新規酸化ストレス応答機構の解明に関する当初の目的を概ね達成することが出来た。今後、より詳細なポリスルフィドタンパク質と8-ニトロ-cGMPによる、新規酸化ストレス応答機構を解明するために、in vivoでの解析を行う。一方で、本課題研究遂行の過程において翻訳に共役した新規活性イオウ分子種生成系の発見があり、本研究により確立した解析システムを応用して、in vitro, in vivo実験から、より詳細なタンパク質ポリスルフィド化分子機構の解明をおこなう。
|
| Causes of Carryover |
当初計画を効率的・効果的に進めた結果、計画より少ない直接経費で活性イオウ分子種による新規酸化ストレス応答機構の解明に関する当初目的を概ね達成することが出来た。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ポリスルフィド化タンパク質と8-ニトロ-cGMPによるポリS-グアニル化の機能を解析するために、酸化ストレス条件下におけるポリS-グアニル化タンパク質の生成動態を解析する。さらに、翻訳に共役した新規活性イオウ分子種生成系の発見をより精緻に達成するために、翻訳機構に注目して、解析を行う。具体的には、本研究課題で構築した質量分析装置を用いた定量的解析システムを駆使して、新規システインパースルフィド合成酵素による活性イオウ分子種生成機構とリボソームにおける新生鎖ペプチドのポリスルフィド化を解析する。上記のため平成28年度残額を使用する。
|
-
-
-
[Journal Article] Synthesis and characterization of 8-nitroguanosine 3′,5′-cyclic monophosphorothioate Rp-isomer as a potent inhibitor of protein kinase G1α2016
Author(s)
Khandaker Ahtesham Ahmed, Tianli Zhang, Katsuhiko Ono, Hiroyasu Tsutsuki, Tomoaki Ida, Soichiro Akashi, Keishi Miyata, Yuichi Oike, Takaaki Akaike, Tomohiro Sawa
-
Journal Title
Biological and Pharmaceutical Bulletin
Volume: 40
Pages: 365-374
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Protein polysulfidation-dependent persulfide dioxygenase activity of ethylmalonic encephalopathy protein 12016
Author(s)
Minkyung Jung, Shingo Kasamatsu, Tetsuro Matsunaga, Soichiro Akashi, Katsuhiko Ono, Akira Nishimura, Masanobu Morita, Hisyam Abdul Hamid, Shigemoto Fujii, Hiroshi Kitamura, Tomohiro Sawa, Tomoaki Ida, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
-
Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 480
Pages: 180-186
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Translation-coupled protein polysulfuration, a unique biosynthesis pathway of cysteine persulfide2016
Author(s)
Tomoaki Ida, Hideshi Ihara, Fanyan Wei, Kazuhito Tomizawa, Shingo Kasamatsu, Tetsuro Matsunaga, Yoshito Kumagai, Tomohiro Sawa, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
Organizer
The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
Place of Presentation
Sendai International center（Aoba-ku, Sendai ）
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-22
Int'l Joint Research
-
-
