Analysis of polysulfide-dependent mitochondrial function in hematopoietic stem cells

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15358
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: MURAKAMI SHOHEI 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (20746911)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 硫黄代謝物 / 造血幹細胞 / 細胞分化・増殖

Outline of Final Research Achievements

In this study, the physiological function of mitochondrial polysulfides originated from CARS2-mediated CysSSH was analyzed by establishing CARS2 mutant mice (Cars2 IKO), in which CysSSH cannot be produced. Hematopoietic cells in Cars2 IKO mice exhibited mitochondrial dysfunction, along with disturbed differentiation towards erythroid cells and also hematopoietic stem cell dysfunction. This result suggests that mitochondrial CysSSH produced by CARS2 is essential for erythroid differentiation and hematopoietic stem cell maintenance.

Free Research Field

造血

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、CARS2によって産生されるミトコンドリア内システインパースルフィド（CysSSH）は、正常造血におけるミトコンドリアの機能維持に寄与しており、赤血球細胞への分化および造血幹細胞の幹細胞性維持に不可欠であることが明らかになった。この結果はこれまで謎とされてきた、低酸素環境に維持された造血幹細胞内ミトコンドリア機能の一部を明らかにしたものと考えられる。また、本研究成果はポリスルフィドに着目した造血疾患の新規治療法の開発につながると考えられ、特に、造血幹細胞機能の維持にポリスルフィドが重要であることから、白血病などの第一選択療法となる骨髄移植法の改良にも貢献できると考えられる。