活性イオウ分子による生体内システイン－ポリスルフィド形成と活性酸素シグナル

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25253020
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 赤池 孝章 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤 智裕 熊本大学, 生命科学研究部, 教授 (30284756) ; 井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: メタボロミクス / プロテオミクス / 活性酸素 / シグナル伝達 / レドックス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、最近我々が細胞内生成を明らかにしたシステインパースルフィドをはじめとした活性ポリスルフィドの生理機能を明らかにするために、活性酸素シグナルのユニークなレドックスシグナル記号（コード）として機能する「システイン―ポリスルフィド・コード」の司る活性酸素シグナル伝達機構を解明することを目的としている。本年度は、細胞内活性イオウ分子種の蛍光イメージング解析とポリスルフィド化タンパク質を検出するポリサルファプロテオミクス法の構築を行った。活性イオウ分子種の蛍光イメージング解析では、ポリスルフィドを特異的に検出する蛍光プローブとしてSSP2およびSSP4を用いた方法を構築した。この解析システムにより、ヒト肺がんA549細胞をはじめとする各種培養細胞での解析を行い、システインパースルフィド産生酵素であるCSEに依存した蛍光強度の増加が観察された。また、蛍光イメージングの結果は、質量分析により定量したポリサルファレベルと相関することも確認された。ポリサルファプロテオミクスの構築では、ポリサルファ化タンパク質を特異的に検出するシアノ（CN）化ビオチンを用いたTag-Switch-Tag法を開発した。２次元電気泳動と本検出法によるA549細胞ライセートの解析では、40種類以上のポリサルファ化タンパク質を同定した。システイン-ポリスルフィド・コード解明のために、ポリサルファ化システイン残基の同定や酸化ストレスによる変動などさらに詳細な解析をすすめる予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定していた活性イオウ分子種のイメージング解析とポリサルファプロテオミクスの構築をおこない、様々な試料を用いた解析を通して、計画していた以上の成果を得ることができたと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

これまでのところ、ほぼ当初の研究計画に沿った成果が得られており、計画変更を要するような研究上の問題はない。本年度までの成果を踏まえながら、今後も当初の計画どおりに研究を推進していく。

Research Products

• [Journal Article] Mesenchymal stem cells correct inappropriate epithelial-mesenchyme relation in pulmonary fibrosis using stanniocalcin-1 (2015)
  • Author(s): Ono M, Ohkouchi S, Kanehira M, Tode N, Kobayashi M, Ebina M, Nukiwa T, Irokawa T, Ogawa H, Akaike T, Okada Y, Kurosawa H, Kikuchi T, Ichinose M.
  • Journal Title: Mol Ther Volume: 23 Pages: 549-560
  • DOI: 10.1038/mt.2014.217.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] H2Sの生体内生成とシグナル機能の正体：システインパースルフィドの再発見と新機能 (2015)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 34 Pages: 346-348
• [Journal Article] RSSによる抗酸化・レドックスシグナル制御 (2015)
  • Author(s): 井田智章、藤井重元、赤池孝章.
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 34 Pages: 354-357
• [Journal Article] Redox signal regulation via nNOS phosphorylation at Ser847 in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons (2014)
  • Author(s): Kasamatsu S, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T, Ihara H.
  • Journal Title: Biochem J Volume: 459 Pages: 251-263
  • DOI: 10.1042/BJ20131262.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SIRT7 controls hepatic lipid metabolism by regulating the ubiquitin-proteasome pathway (2014)
  • Author(s): Yoshizawa T, Karim MF, Sato Y, Senokuchi T, Miyata K, Fukuda T, Go C, Tasaki M, Uchimura K, Kadomatsu T, Tian Z, Smolka C, Sawa T, Takeya M, Tomizawa K, Ando Y, Araki E, Akaike T, Braun T, Oike Y, Bober E, Yamagata K.
  • Journal Title: Cell Metab Volume: 19 Pages: 712-721
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.006.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Promotion of atherosclerosis by Helicobacter cinaedi infection that involves macrophage-driven proinflammatory responses (2014)
  • Author(s): Khan S, Rahman HN, Okamoto T, Matsunaga T, Fujiwara Y, Sawa T, Yoshitake J, Ono K, Ahmed KA, Rahaman MM, Oyama K, Takeya M, Ida T, Kawamura Y, Fujii S, Akaike T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Pages: 4680
  • DOI: 10.1038/srep04680.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reactive cysteine persulfides and S-polythiolation regulate oxidative stress and redox signaling (2014)
  • Author(s): Ida T, Sawa T, Ihara H, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Kumagai Y, Suematsu M, Motohashi H, Fujii S, Matsunaga T, Yamamoto M, Ono K, Devarie-Baez NO, Xian M, Fukuto JM, Akaike T.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 111 Pages: 7606-7611
  • DOI: 10.1073/pnas.1321232111.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of 8-nitro-cGMP and its redox regulation in cardiovascular electrophilic signaling (2014)
  • Author(s): Nishida M, Toyama T, Akaike T.
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol Volume: 73 Pages: 10-17
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.02.003.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Clinical and bacteriological characteristics of Helicobacter cinaedi infection (2014)
  • Author(s): Kawamura Y, Tomida J, Morita Y, Fujii S, Okamoto T, Akaike T.
  • Journal Title: J Infect Chemother Volume: 20 Pages: 517-526
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2014.06.007.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Redox chemistry and chemical biology of H2S, hydropersulfides, and derived species: implications of their possible biological activity and utility (2014)
  • Author(s): Ono K, Akaike T, Sawa T, Kumagai Y, Wink DA, Tantillo DJ, Hobbs AJ, Nagy P, Xian M, Lin J, Fukuto JM.
  • Journal Title: Free Radic Biol Med Volume: 77 Pages: 82-94
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.09.007.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Helicobacter cinaedi meningitis: a case report and review of previous cases (2014)
  • Author(s): Okubo H, Goto M, Sato M, Sugiyama T, Kawano M, Matsunaga T, Akaike T.
  • Journal Title: J Neurol Sci Volume: 347 Pages: 396-397
  • DOI: 10.1016/j.jns.2014.10.011.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 活性酸素による多階層シグナル伝達機構とレドックス恒常性制御 (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Journal Title: Yakugaku Zasshi Volume: 134 Pages: 515-519
• [Journal Article] 活性酸素と炎症 (2014)
  • Author(s): 井田智章、赤池孝章、澤 智裕、藤井重元.
  • Journal Title: 感染・炎症・免疫 Volume: 44 Pages: 104-109
• [Journal Article] フリーラジカル制御系：硫化水素・活性イオウ分子と炎症 (2014)
  • Author(s): 藤井重元、井田智章、澤 智裕、赤池孝章.
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 32 Pages: 2803-2809
• [Presentation] 細菌感染における酸化ストレスシグナル制御と感染防御論（浅川賞受賞講演） (2015)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
  • Invited
• [Presentation] 活性イオウ含有分子の再発見とその生物活性 (2015)
  • Author(s): 井田智章、赤池孝章.
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市熱田区）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • Invited
• [Presentation] Redox-active cysteine polysulfide modulates NO and electrophilic protein modification (2015)
  • Author(s): Takaaki Akaike.
  • Organizer: The 2015 Nitric Oxide Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: Four Points Sheraton / Holiday Inn Express (Ventura, CA, USA)
  • Year and Date: 2015-02-15 – 2015-02-20
  • Invited
• [Presentation] 活性イオウ分子とADH3によるホルムアルデヒド解毒代謝機構 (2015)
  • Author(s): 井田智章、Md. Morshedul Alam、松永哲郎、藤井重元、居原 秀、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • Organizer: 第14回分子予防環境医学研究会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学医学部（大阪市阿倍野区）
  • Year and Date: 2015-02-13 – 2015-02-14
• [Presentation] 炎症・酸化ストレス応答とフリーラジカル・活性酸素制御 (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: 第44回日本創傷治癒学会
  • Place of Presentation: ホテルメトロポリタン仙台（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2014-12-02 – 2014-12-03
  • Invited
• [Presentation] 活性イオウ分子種によるレドックスシグナルと酸化ストレス制御 (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: 第386回東北医学会例会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学艮陵会館（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-21
  • Invited
• [Presentation] 活性システインパーサルファイドとS-ポリチオレーションが酸化ストレスを制御する (2014)
  • Author(s): 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、末松 誠、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、山本雅之、Ming Xian、Jon M Fukuto、赤池孝章.
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] ポリサルファ化とタンパク質レドックス制御 (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: レドックスシンポジウム：酸素生物学の誕生
  • Place of Presentation: 名古屋大学ES総合館ESホール（名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-11
  • Invited
• [Presentation] 活性イオウ分子種による酸化ストレス制御とポリサルファーバイオロジー (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: フォーラム2014 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（つくば市）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-20
  • Invited
• [Presentation] 活性システインパーサルファイドによる酸化ストレス制御 (2014)
  • Author(s): 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、藤井重元、松永哲郎、Jon M Fukuto、赤池孝章.
  • Organizer: 第67回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 同志社大学今出川キャンパス良心館（京都市上京区）
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [Presentation] 活性イオウ分子種システインパースルフィドによる酸化ストレス制御 (2014)
  • Author(s): 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、Ming Xian、Jon M Fukuto、赤池孝章.
  • Organizer: 第8回レドックス・ライフイノベーション第170委員会
  • Place of Presentation: シーガイアコンベンションセンター（宮崎市）
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-23
  • Invited
• [Presentation] 細菌の新しいシグナル伝達物：8-ニトロ-cGMPの同定と機能解析 (2014)
  • Author(s): 井田智章、松永哲郎、赤司壮一郎、ジョン ミンギョン、津々木博康、藤井重元、居原 秀、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第25回日本生体防御学会学術総会
  • Place of Presentation: 東北大学 片平さくらホール（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [Presentation] タンパク質過イオウ化：酸化ストレスの新しい制御システム (2014)
  • Author(s): 赤池孝章.
  • Organizer: 第41回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • Invited
• [Presentation] Redox signal regulation by 8-nitro-cGMP and its metabolism involving reactive cysteine presulfide (2014)
  • Author(s): Takaaki Akaike
  • Organizer: 8th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Application of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: Renaissance Cleveland Hotel (Cleveland, OH, USA)
  • Year and Date: 2014-06-17 – 2014-06-20
  • Invited
• [Presentation] Metabolism of 8-nitro-cGMP and regulation of electrophilic signaling by reactive sulfur species (2014)
  • Author(s): Tomoaki Ida, Tomohiro Sawa, Hideshi Ihara, Yukihiro Tsuchiya, Yasuo Watanabe, Yoshito Kumagai, Hozumi Motohashi, Shigemoto Fujii, Tetsuro Matsunaga, Masayuki Yamamoto, Katsuhiko Ono, Jon M Fukuto, Takaaki Akaike.
  • Organizer: 8th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Application of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: Renaissance Cleveland Hotel (Cleveland, OH, USA)
  • Year and Date: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [Presentation] 活性システインパーサルファイドとS-ポリチオレーションが酸化ストレスとレドックスシグナルを制御する (2014)
  • Author(s): 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、Ming Xian、Jon M Fukuto、赤池孝章.
  • Organizer: 第14回日本NO学会学術集会
  • Place of Presentation: ホテルニューオータニ佐賀（佐賀市）
  • Year and Date: 2014-05-15 – 2014-05-15
• [Remarks] 東北大学大学院医学系研究科 環境保健医学分野ホームページ
  • URL: http://www.toxicosci.med.tohoku.ac.jp/