2014 Fiscal Year Research-status Report
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26460115
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
木村 英雄 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 神経薬理研究部, 部長 (30321889)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 硫化水素 / D-システイン / 細胞保護 / ポリサルファイド / TRPチャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、D-cysを基質としてH2Sを生産する経路を発見した。DAOがD-cysを３－メルカプトピルビン酸（3MP）に代謝し、これから3MSTがH2S を合成する。DAO/3MST経路は小脳と腎臓で機能しており、in vivoでのD-cys経口投与により、H2Sの貯蔵型である結合イオウが腎臓で顕著に増加する（Shibuya et al., Nature Commun, 2013）。DAO/3MST経路によりH2Sが合成され、結合型イオウが増加することを、3MSTノックアウトマウスを使って示した。このマウスにおいては、H2S は合成されず、結合イオウも増加しないことが予想された。3MSTノックアウトマウスはEmory大学 からLSU Health Science Centerに移動したDavid Lefer教授から受領し、飼育している。D-cysは腎臓で小脳の約７倍の効率でH2Sを合成し、腎臓では、D-cysはL-cysに比べ、８０倍の効率でH2S を合成する。D-cys経口投与により、H2Sの貯蔵型である結合イオウが腎臓で顕著に増加し、虚血再還流障害から腎臓を保護する（Shibuya et al., 2013）。３MSTノックアウトマウスでは、結合型イオウの合成が著しく弱いことを確認した。これから、クレアチニンレベル、特にワイルドタイプマウスで顕著な差が観察された糸球体の構造について検討を進める。予定にはなかったが、H2Sが酸化されてできるポリサルファイドH2Snが神経細胞への分化を促し、神経突起伸長を誘導し、このとき、Ca2+の流入が重要な役割を担うことを明治薬科大学、小笠原教授との共同研究で発見した（Biochem. Biophys. Res. Commun. 459, 488-492, 2015)。
平成26年6月4-6日に、京都大学芝蘭会館およびメルパルクにおいて3rd International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicineの大会長を務めた。その他、サンディエゴ、ナポリ、クリーブランド、ケープタウン、ロシアのカザンで開催された５つの国際学会において招待講演を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定にはなかった明治薬科大学との共同研究が順調に進み、論文発表を行った（Biochem. Biophys. Res. Commun. 459, 488-492, 2015）。この研究は、本計画と関係が深く、しかも、H2SからできてくるH2Snの重要な生理作用である神経突起伸長に関わる研究であるため、優先して進めた。このため、当初の計画よりも多くの研究をこなすこととなったが、当初計画していた研究はおおむね順調に進んでいる。
平成26年6月4-6日に、京都大学芝蘭会館およびメルパルクにおいて3rd International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicineの大会長を務めた。その他、サンディエゴ、ナポリ、クリーブランド、ケープタウン、ロシアのカザンで開催された５つの国際学会において招待講演を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請者らは、H2Sが酸化されてできるポリサルファイドがアストロサイトのTRPA1チャネルを活性化し、細胞内Ca2+濃度上昇を誘起することを発見した（Kimura et al., FASEB J. 2013）。ポリサルファイドによるTRPA1活性化メカニズムを解明する。TRPA1のアミノ末端のシステイン残基がさまざまな刺激性物質に対して感受性を示す。このシステイン残基はポリサルファイドの良い標的で、これを過硫化して活性化する可能性が高い。このシステインをセリンなどの他のアミノ酸に置換した変異体を作成し、感受性の違いを検討する。また、HPLCによる検討では、脳内に内在性のポリサルファイドが存在していることが分かっており（Kimura et al., FASEB J. 2013）、LC-MS/MSをも使って検討を進める。
東大薬学部との共同研究で、H2S 生産酵素阻害剤として可能性のある化合物を構造活性相関により絞り込み、これからCBS、CSE、3MSTに添加し、酵素反応の阻害効果を測定し、特異的阻害剤を選定する。
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| Causes of Carryover |
論文発表のための、論文投稿料および別刷り（オープンアクセスを含む）を予定していたが、今年度中には発表に至らなかったため、次年度に使用する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在投稿中の論文の論文投稿料および別刷り代（オープンアクセスを含む）として次年度に使用する。
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Research Products
(33 results)
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[Presentation] D-システインからの生理活性物質硫水素の生産2015
Author(s)
渋谷 典広, 小池 伸, 湯浅（石上） 磨里, 田中 真紀子, 木村 由佳, 小笠原 裕樹,福井 清, 木村 英雄
Organizer
第８８回日本薬理学会年会
Place of Presentation
名古屋国際会議場、愛知県、名古屋
Year and Date
2015-03-19 – 2015-03-19
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[Presentation] Physiological roles of hydrogen sulfide and polysulfides.2014
Author(s)
Hideo Kimura, Norihiro Shibuya, Yoshinori Mikami, Yuka Kimura, Yuki Ogaawara, Noriyuki Nagahara, Jun-ichiro Oka, Shin Koike,
Organizer
第８７回日本生化学会大会
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-10-18 – 2014-10-18
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[Presentation] The pharmacology of H2S2014
Author(s)
Kimura, H.
Organizer
17th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2014)
Place of Presentation
International Convention Center, Cape Town, South Africa
Year and Date
2014-07-17 – 2014-07-17
Invited
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[Presentation] Nociceptive action of hydrogen sulfide throught the activation of transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1)2014
Author(s)
Ogawa, H., Hatakeyama, Y., Takahoashi, K., Tominaga, M., Kimura, H., Ohta, T.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-06 – 2014-06-06
Invited
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[Presentation] Bound sulfur esxerts protective effect against cytotoxicity in neuronal cells.2014
Author(s)
Ogasawara, Y., Koike, S., Shibuya, N., Ishii, K., Kimura, H.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-06 – 2014-06-06
Invited
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[Presentation] H2S and beyond2014
Author(s)
Kimura, H.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-04
Invited
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[Presentation] A novel pathway for the production of hydrogen sulfide from D-cysteine in mammalian cells.2014
Author(s)
Shibuya, N., Koike, S., Tnaka, M., Ishigami-Yuasa, M., Kimura, Y., Ogasawara, Y., Fukui, K., Nagahara, N., Kimura, H.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-04
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[Presentation] Polysulfides are possible H2S-derived signaling molecules in rat brain2014
Author(s)
Kimura, Y., Mikami, Y., Osumi, K., Tsugane, M., Oka, J-I., Kimura, H.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-04
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[Presentation] Polysulfide exerts protective effect against cytotoxicity throught Nrf2 signaling in neuronal cells.2014
Author(s)
Koike, S., Ogasawara, Y., Shibuya, N., Ishii, K., Kimura, H.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-04
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[Presentation] Inhibitor screening for 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3MST) and cystathionine gamma lyase (CSE)2014
Author(s)
Shimamoto, K., Hanaoka, K., Sasakura, K., Tsuchiya, Y., Watanabe, Y., Kimura, H., Okabe, T., Nagano, T., Urano, Y.
Organizer
Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
Place of Presentation
Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-04
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