ウイルス侵入の鍵となる硫酸化の仕組みの解明と阻害剤探索

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07763
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 水光 正仁 宮崎大学, 理事・副学長 (00128357)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榊原 陽一 宮崎大学, 農学部, 教授 (90295197) ; 黒木 勝久 宮崎大学, 農学部, 助教 (20647036)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 硫酸転移酵素 / 翻訳後修飾 / チロシン硫酸化 / 分泌タンパク質 / 膜タンパク質 / ゼブラフィッシュ / 遺伝子ノックダウン / モルフォリノアンチセンスオリゴ

Outline of Annual Research Achievements

生体内で働くタンパク質の中には、特定のチロシン残基が硫酸化修飾を受けることで、機能が制御されているものがある。この修飾は、抗原抗体反応、補体カスケード、HIVを含むウイルスの感染等、様々な生命現象への関わりが報告されている。硫酸化修飾を担っているのは、タンパク質チロシン硫酸転移酵素（TPST）である。
ゼブラフィッシュをモデルとしたTPST遺伝子ノックダウンによる生理機能解析から、TPSTは、胚発生に重要な影響を与えている。また、予備実験として硫酸化に必須な活性硫酸PAPS合成遺伝子(PAPSS)をノックダウンした場合、表現型の異常が顕著に見られた。
そこで平成30年度は、翻訳後修飾としてのチロシン硫酸化と低分子生体内生理活性物質の硫酸化の機能性解明のため、3種類あるPAPS合成遺伝子をノックダウンした場合の、胚発生に及ぼす影響を詳細に検討した。手法はアンチセンスオリゴを1～2細胞期の受精卵にインジェクションして、インジェクション後27時間および51時間後のゼブラフィッシュの表現型を観察した。
その結果、27時間後のゼブラフィッシュの表現型は、PAPSS1/2/3いずれも背骨の屈曲が顕著に現れた。このことは、ヒトのPAPSS2欠損時の臨床症状と類似していた。また、51時間後もPAPSS1/2/3いずれも背骨の屈曲が顕著に現れた。これもヒトのPAPSS2欠損時の臨床症状と類似していた。これらのことから、軟骨組織におけるPAPSSアイソフォーム間の発現量の違いに影響していることが考えられ、表現型が酷似していることからPAPSS1,2,3の生理機能はオーバーラップしている可能性が示唆された。また、ノックダウンした胚を35S同位体で代謝ラベルした後、SDS-PAGEにて硫酸化タンパク質を解析した結果、対照区に比べて異なるスポットをいくつか確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

3種類あるPAPS合成遺伝子をノックダウンした場合の、胚発生に及ぼす影響を詳細に検討し、27時間後および51時間後のゼブラフィッシュの表現型が、PAPSS1/2/3いずれも背骨の屈曲が顕著に現れることを明らかにしたことから。また、表現型が酷似していることからPAPSS1,2,3の生理機能はオーバーラップしている可能性を明らかにしたことも理由として挙げられる。

Strategy for Future Research Activity

活性硫酸PAPS合成遺伝子をノックダウンした場合、表現型の異常が顕著に見られたことから3種類のPAPSS遺伝子のノックダウン個体のプロテオーム解析を行い、有意に異なる挙動を示すタンパク質を特定する。なお、手法は、蛍光ディファレンシャル二次元電気泳動(2D-DIGE)による多重比較解析を行い、発現挙動の異なるタンパク質を質量解析して同定する。

Causes of Carryover

学会出張を予定していたが、大学の重要会議と重なり、学会出張を取りやめたため。
次年度使用額は、令和元年度の旅費として使用の予定。

Research Products

• [Int'l Joint Research] オハイオ州/トレド大学/薬学部(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: オハイオ州/トレド大学/薬学部
• [Journal Article] Radical scavenging effects of 1-naphtol, 2-naphthol, and their sulfate-conjugates. (2018)
  • Author(s): Sugahara, S., Fukuhara, K., Tokunaga, Y., Tsutsumi, S., Ueda, Y., Ono, M., Kurogi, K., Sakakibara, Y., Suiko, M., Liu, M.-C., Yasuda, S.
  • Journal Title: The Journal of Toxicological Sciences Volume: 43 Pages: 213-221
  • DOI: 10.2131/jts.43.213.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of genetic polymorphisms on the sulfation of dehydroepiandrosterone and pregnenolone by human cytosolic sulfotransferase SULT2A1 (2018)
  • Author(s): Abunnaja, M.S., Alherz, F.A., El, Daibani, A.A., Bairam, A.F., Rasool, M.I., Gohal, S.A., Kurogi, K., Sakakibara, Y., Suiko, M., Liu, M.-C.
  • Journal Title: Biochemistry and Cell Biology Volume: 96 Pages: 655-662
  • DOI: 10.1139/bcb-2017-0341.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The critical role of His48 in mouse cytosolic sulfotransferase SULT2A8 for the 7alfa-hydroxyl sulfation of bile acids (2018)
  • Author(s): Shimohira, T., Kurogi, K., Liu, M.-C., Suiko, M., Sakakibara, Y.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 82 Pages: 1359-136
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1464897.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] On the role of genetic polymorphisms in the cholesterol by human cytosolic sulphotransferase SULT2B1b (2018)
  • Author(s): Alherz, F.A., Daibani, A.A., Bairam, A.F., Abunnaja, M.S., El, Rasool, M.I., Kurogi, K., Sakakibara, Y., Suiko, M., Liu, M.-C.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 164 Pages: 215-221
  • DOI: 10.1093/jb/mvy042
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of zebrafish steroid sulfatase and comparative analysis of the enzymatic properties with human steroid sulfatase (2018)
  • Author(s): Kurogi, K., Yoshihama, M., Williams, F.E., Kenmochi, N., Sakakibara, Y., Suiko, M., Liu, M.-C.
  • Journal Title: The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology Volume: 185 Pages: 110-117
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2018.08.004.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 抱合型プロスタグランジン代謝物の調製と受容体を介する作用解析 (2019)
  • Author(s): 〇児玉直輝、黒木勝久、Ming-Cheh Liu、水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 日本農芸化学会2019年度大会
• [Presentation] Tyrosine硫酸体の有機合成法を用いたAcetaminophen硫酸体合成の検証 (2018)
  • Author(s): 〇吉田実央, 德永祐希, 衛藤裕貴, 堤秀平, 上田裕人, 木下英樹, 小野政輝, 黒木勝久, 榊原陽一, 水光正仁, 安田伸
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 尿毒症物質Indoxyl sulfateとその関連代謝物の抗酸化活性およびヒト血清アルブミンとの結合能の評価 (2018)
  • Author(s): 〇堤秀平, 菅原進太郎, 德永祐希, 志水隼輔, 木下英樹, 小野政輝, 黒木勝久, 榊原陽一, 水光正仁, 安田伸
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] シクロペンテノンプロスタグランジン代謝体の受容体を介する作用解析 (2018)
  • Author(s): 〇児玉直輝、黒木勝久、Ming-Cheh Liu、水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 平成30年度日本生化学会九州支部例会
• [Presentation] コモンマーモセット硫酸転移酵素SULT1Cサブファミリーに関する研究 (2018)
  • Author(s): 〇眞鍋曜子、黒木勝久、Ming-Cheh Liu, 水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 平成30年度日本生化学会九州支部例会
• [Presentation] 脂質由来a,-b-不飽和アルデヒドおよびカルボニル化合物の硫酸化に関する研究 (2018)
  • Author(s): 〇黒木勝久、児玉直輝、水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 第42回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
• [Presentation] 食事性タンパク質由来代謝物indoxyl sulfateの好中球細胞酸化促進作用 (2018)
  • Author(s): 〇堤秀平、菅原進太郎、徳永祐希、志水隼輔、木下英樹、小野政輝、黒木勝久、榊原陽一、水光正仁、安田伸
  • Organizer: 平成29年度日本農芸化学会2018年度西日本支部大会
• [Presentation] 鶏肉加工品に含まれるイミダゾールジペプチド含量の定量解析 (2018)
  • Author(s): 〇若本拓朗、神力はるな、下平武彦、永濱清子、黒木勝久、水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 平成30年度日本栄養・食糧学会 九州・沖縄支部大会
• [Presentation] 脂質由来a,-b-不飽和アルデヒドおよびカルボニル化合物の硫酸化に関する研究 (2018)
  • Author(s): 〇黒木勝久、児玉直輝、水光正仁、榊原陽一
  • Organizer: 平成30年度内外環境応答・代謝酵素研究会