2016 Fiscal Year Research-status Report
翻訳に共役したポリサルファ化タンパク質生合成機構の解明
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16K15208
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| Research Institution | Tohoku University |
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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) |
藤井 重元 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (00325333)
井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | タンパク質ポリサルファ化 / システインポリスルフィド / システイン-tRNA合成酵素 / 活性イオウ分子種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、我々が最近発見したシステイン-tRNA合成酵素による生物種横断的なシステインポリスルフィド生合成および翻訳に共役したタンパク質ポリサルファ化の分子メカニズムを解明し、その生理機能を明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、ポリサルファと親電子物質との反応性に基づくタンパク質ポリサルファ化解析システムを開発するとともに、各種組換えタンパク質を用いたシステインt-RNA合成酵素によるシステインポリサルファ合成の解析を行った。まず、各種低分子ポリサルファ化合物と8-ニトロ-cGMP、ヨードアセトアミド、N-エチルマレイミドなどの各種親電子物質との反応により生成する化合物を質量分析装置（LC-MS/MS）により、同定・定量解析をおこない、ポリサルファの化学的反応性を調べた。ポリサルファの親電子化合物とのユニークな反応特性を利用した親電子プローブ標識ゲルシフトアッセイを新たに開発し、特異的かつ高感度なタンパク質ポリサルファの検出システムを構築した。システイン-tRNA合成酵素（大腸菌CysRSおよび真核生物CARS1/2）の組換えタンパク質を作製し、システインを基質としたシステインポリスルフィド生成活性をLC-MS/MSを用いて定量的に解析した結果、CysRSおよびCARS1/2が極めて効率よくシステインポリスルフィドを生成することが示された。さらに、CyRSおよびCARS1/2は、システインポリスルフィドをtRNA上に取り込むことにより、翻訳とともにポリサルファ化タンパク質を生成することが示された。これらのことから、システイン-tRNA合成酵素が生物種横断的なシステインポリスルフィド生成系として機能し、タンパク質ポリサルファ化に主要な役割を果たしていることが示唆された。
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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
特異的かつ高感度なタンパク質ポリサルファの検出システムを構築や各種組換えシステイン-tRNA合成酵素のシステインポリスルフィド合成能の解析など、当初計画に沿った解析を行い目的とする研究成果を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究目的に鑑みて、これまでのところ研究を遂行する上での問題はなく、順調に研究が進展している。引き続き当初計画どおりに、翻訳に共役したポリサルファ化タンパク質生合成機構の解明に向けた研究を推進していく。
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| Causes of Carryover |
実験実施計画等を見直し効率的に研究を行った結果、当初計画よりも少ない経費で、タンパク質ポリサルファの検出システムを構築や各種組換えシステイン-tRNA合成酵素のシステインポリスルフィド合成能の解析等において、目的とした研究成果が得られたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究の目的である翻訳に共役したポリサルファ化タンパク質生合成機構の解明に向けて、次年度におけるさらに詳細な分子メカニズムの解析のために使用する。
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[Journal Article] Reactive sulfur species regulate tRNA methylthiolation and contribute to insulin secretion2017
Author(s)
Takahashi N, Wei FY, Watanabe S, Hirayama M, Ohuchi Y, Fujimura A, Kaitsuka T, Ishii I, Sawa T, Nakayama H, Akaike T, Tomizawa K.
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 45
Pages: 435-445
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] 1,4-Naphthoquinone activates the HSP90/HSF1 pathway through the S-arylation of HSP90 in A431 cells: Negative regulation of the redox signal transduction pathway by persulfides/polysulfides2017
Author(s)
Abiko Y, Sha L, Shinkai Y, Unoki T, Luong NC, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Hirose R, Akaike T, Kumagai Y.
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Journal Title
Free Radic Biol Med
Volume: 104
Pages: 118-128
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Synthesis and characterization of 8-nitroguanosine 3',5'-cyclic monophosphorothioate Rp-isomer as a potent inhibitor of protein kinase G1α2017
Author(s)
Ahmed KA, Zhang T, Ono K, Tsutsuki H, Ida T, Akashi S, Miyata K, Oike Y, Akaike T, Sawa T.
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Journal Title
Biol Pharm Bull
Volume: 40
Pages: 365-374
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Proposal of Helicobacter canicola sp. nov., previously identified as Helicobacter cinaedi, isolated from canines2016
Author(s)
Kawamura Y, Tomida J, Miyoshi-Akiyama T, Okamoto T, Narita M, Hashimoto K, Cnockaert M, Vandamme P, Morita Y, Sawa T, Akaike T.
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Journal Title
Syst Appl Microbiol
Volume: 39
Pages: 307-312
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The chemical biology of protein hydropersulfides: Studies of a possible protective function of biological hydropersulfide generation2016
Author(s)
Millikin R, Bianco CL, White C, Saund SS, Henriquez S, Sosa V, Akaike T, Kumagai Y, Soeda S, Toscano JP, Lin J, Fukuto JM.
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Journal Title
Free Radic Biol Med
Volume: 97
Pages: 136-147
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Mice deficient in Angiopoietin-like protein 2 (Angptl2) gene show increased susceptibility to bacterial infection due to attenuated macrophage activity2016
Author(s)
Yugami M, Odagiri H, Endo M, Tsutsuki H, Fujii S, Kadomatsu T, Masuda T, Miyata K, Terada K, Tanoue H, Ito H, Morinaga J, Horiguchi H, Sugizaki T, Akaike T, Gotoh T, Takai T, Sawa T, Mizuta H, Oike Y.
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Journal Title
J Biol Chem
Volume: 291
Pages: 18843-18852
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Protein polysulfidation-dependent persulfide dioxygenase activity of ethylmalonic encephalopathy protein 12016
Author(s)
Jung M, Kasamatsu S, Matsunaga T, Akashi S, Ono K, Nishimura A, Morita M, Abdul Hamid H, Fujii S, Kitamura H, Sawa T, Ida T, Motohashi H, Akaike T.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun
Volume: 480
Pages: 180-186
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Translation-coupled protein polysulfuration, a unique biosynthesis pathway of cysteine persulfide2016
Author(s)
Tomoaki Ida, Hideshi Ihara, Fanyan Wei, Kazuhito Tomizawa, Shingo Kasamatsu, Masanobu Morita, Tetsuro Matsunaga, Yoshito Kumagai, Tomohiro Sawa, Hozumi Motohashi, Shigemoto Fujii, Takaaki Akaike.
Organizer
The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
Place of Presentation
仙台国際センター会議棟（仙台市青葉区）
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] 気道炎症と呼気NO2016
Author(s)
赤池孝章
Organizer
第56回日本呼吸器学会学術講演会
Place of Presentation
京都国際会館（京都市左京区）
Year and Date
2016-04-10 – 2016-04-10
Invited
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