2022 Fiscal Year Annual Research Report
Reaction mechanism of a novel cysteine persulfide synthase and its function
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20K07306
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 活性イオウ分子種 / システインパースルフィド / システインtRNA合成酵素 / システインパースルフィド合成酵素 / イオウメタボローム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
システインパースルフィド(CysSSH)に代表される活性イオウ分子種は、生体内レドックスバランスを制御し、酸化ストレスに起因する様々な病態・疾患に対して防御的機能を発揮している。研究代表者らは翻訳のマスター酵素の一つであるシステインtRNA合成酵素(CARS)が、生体内で主要なCysSSH合成酵素(CPERS)として機能していることを見出した。本研究課題では、CARS/CPERSによるCysSSH合成制御機構を解明し、活性イオウ分子種・ポリスルフィド化タンパク質生成動態とその機能を明らかにすることを目的としている。
本年度は、新たに見出されたCPERS活性を有するleucyl-tRNA合成酵素(LARS)に対して、遺伝子改変技術CRISPR/Cas9システムを用いて樹立したLARS2欠損細胞のイオウメタボローム解析を行った。その結果、有意に細胞内の活性イオウ分子が減少することが見出され、哺乳類細胞において、LARSもCysSSH合成酵素して機能していることが見出された。さらに、LARSのアミノ酸配列を置換した組換えタンパク質を用いて、CysSSH合成制御機構を見出した。また、大腸菌の組換えLARSを用いて各基質に対する親和性を明らかにすることができた。
一方、種横断的にアミノアシルtRNA合成酵素がCysSSH合成酵素として機能しうるかを各生物種種の組換えアミノアシルtRNA合成酵素を検討した。その結果、古細菌から細菌、哺乳類生物までCysSSH合成活性に差異はあるものの、ほぼ全てのアミノアシルtRNA合成酵素がCysSSH合成酵素として機能することが見出された。
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[Presentation] Discovery of new persulfide synthases that are expressed among all organisms during their evolution2022
Author(s)
Tomoaki Ida, Minkyung Jung, Seiryo Ogata, Masanobu Morita, Tetsuro Matsunaga, Yuka Unno, Tsuyoshi Takata, Ayumu Kobayashi, Yasuhiro Ishimaru, Nobuyuki Uozumi, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
Organizer
The 12th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
Int'l Joint Research
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