2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the mechanism of biosynthesis of polysulfurated proteins coupled with translation
Project/Area Number |
16K15208
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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) |
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 |
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(CARS)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。昨年度までの本研究課題において、質量分析(LC-MS/MS)を用いた各種活性イオウ分子種のメタボローム解析およびタンパク質ポリサルファのゲルシフトアッセイとプロテオーム解析により、細菌および哺乳類のCARSのシステインパースルフィド合成活性とタンパク質ポリスルフィド化への関与を明らかにしてきた。本年度は、CARSによるシステインパースルフィド産生およびタンパク質ポリスルフィド化の分子機構について詳細に解析した。その結果、細菌および哺乳類の各種CARSのシステインパースルフィド合成活性の解析により、システインを基質としたシステインパースルフィド産生の酵素反応機構と活性発現に関与するアミノ酸残基を明らかにした。また、無細胞タンパク質合成系と各種アミノ酸変異CARSを用いた解析により、CARSは様々なタンパク質を普遍的にポリサルファ化することが明らかになった。さらに、ミトコンドリアに局在するCARS2を欠損させた細胞の解析により、CARS2によるタンパク質ポリサルファ化がミトコンドリアの伸長・分裂や膜電位形成などの機能制御に深く関わっていることが示された。CARSによる翻訳に共役したシステインパースルフィド産生とタンパク質ポリサルファ化は、ミトコンドリア機能をはじめとした細胞機能制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。
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Research Products
(38 results)
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[Journal Article] Involvement of nitric oxide/reactive oxygen species signaling via 8-nitro-cGMP formation in 1-methyl-4-phenylpyridinium ion-induced neurotoxicity in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons2018
Author(s)
Masuda K, Tsutsuki H, Kasamatsu S, Ida T, Takata T, Sugiura K, Nishida M, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T, Ihara H.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun
Volume: 495
Pages: 2165~2170
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] 8-Nitro-cGMP is a promoter of osteoclast differentiation induced by RANKL2018
Author(s)
Kaneko K, Miyamoto Y, Tsukuura R, Sasa K, Akaike T, Fujii S, Yoshimura K, Nagayama K, Hoshino M, Inoue S, Maki K, Baba K, Chikazu D, Kamijo R.
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Journal Title
Nitric Oxide
Volume: 72
Pages: 46~51
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cysteine perthiosulfenic acid (Cys-SSOH): A novel intermediate in thiol-based redox signaling?2018
Author(s)
Heppner DE, Hristova M, Ida T, Mijuskovic A, Dustin CM, Bogdandi V, Fukuto JM, Dick TP, Nagy P, Li J, Akaike T, van der Vliet A.
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Journal Title
Redox Biol
Volume: 14
Pages: 379~385
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Quantitative determination of polysulfide in albumins, plasma proteins and biological fluid samples using a novel combined assays approach2017
Author(s)
Ikeda M, Ishima Y, Shibata A, Chuang VTG, Sawa T, Ihara H, Watanabe H, Xian M, Ouchi Y, Shimizu T, Ando H, Ukawa M, Ishida T, Akaike T, Otagiri M, Maruyama T.
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Journal Title
Anal Chim Acta
Volume: 969
Pages: 18~25
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Disruption of the structural and functional features of surfactant protein A by acrolein in cigarette smoke2017
Author(s)
Takamiya R, Uchida K, Shibata T, Maeno T, Kato M, Yamaguchi Y, Ariki S, Hasegawa Y, Saito A, Miwa S, Takahashi H, Akaike T, Kuroki Y, Takahashi M.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 7
Pages: 8304
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 8-Nitro-cGMP promotes bone growth through expansion of growth plate cartilage2017
Author(s)
Hoshino M, Kaneko K, Miyamoto Y, Yoshimura K, Suzuki D, Akaike T, Sawa T, Ida T, Fujii S, Ihara H, Tanaka J, Tsukuura R, Chikazu D, Mishima K, Baba K, Kamijo R.
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Journal Title
Free Radic Biol Med
Volume: 110
Pages: 63~71
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Exposure to electrophiles impairs reactive persulfide-dependent redox signaling in neuronal cells2017
Author(s)
Ihara H, Kasamatsu S, Kitamura A, Nishimura A, Tsutsuki H, Ida T, Ishizaki K, Toyama T, Yoshida E, Abdul Hamid H. Jung M, Matsunaga T, Fujii S, Sawa T, Nishida M, Kumagai Y, Akaike T.
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Journal Title
Chem Res Toxicol
Volume: 30
Pages: 1673~1684
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Production of reactive persulfide species in chronic obstructive pulmonary disease2017
Author(s)
Numakura T, Sugiura H, Akaike T, Ida T, Fujii S, Koarai A, Yamada M, Onodera K, Hashimoto Y, Tanaka R, Sato K, Shishikura Y, Hirano T, Yanagisawa S, Fujino N, Okazaki T, Tamada T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M.
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Journal Title
Thorax
Volume: 72
Pages: 1074~1083
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cysteinyl-tRNA synthetase governs cysteine polysulfidation and mitochondrial bioenergetics2017
Author(s)
Akaike T, Ida T, Wei FY, Nishida M, Kumagai Y, Alam MM, Ihara H, Sawa T, Matsunaga T, Kasamatsu S, Nishimura A, Morita M, Tomizawa K, Nishimura A, Watanabe S, Inaba K, Shima H, Tanuma N, Jung M, Fujii S, Watanabe Y, Ohmuraya M, Nagy P, Feelisch M, Fukuto JM, Motohashi H.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 8
Pages: 1177
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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