Autophagy regulation mechanism via reactive persulfide species and its role in antimicrobial host defense

• Project/Area Number: 15K08456
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Bacteriology (including mycology)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: FUJII Shigemoto 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (00325333)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 細菌 / 感染防御 / オートファジー / 活性イオウ分子種 / 硫化水素

Outline of Final Research Achievements

To clarify the role of autophagy in antibacterial host defense, we investigated the regulation mechanism of autophagy mediated by reactive persulfide species and protein S-guanylation, and effects of reactive persulfides produced by bacteria. S-Guanylation of bacteria in infected-host cells was found to be involved in bacterial killing by autophagy in host cells, and reactive persulfides produced by bacteria were suggested to suppress S-guanylation-mediated autophagy induction and contribute to its escape from defense mechanism of host cells.

Research Products

• [Journal Article] 8-Nitro-cGMP is a promoter of osteoclast differentiation induced by RANKL (2018)
  • Author(s): Kaneko K.、Miyamoto Y.、Tsukuura R.、Sasa K.、Akaike T.、Fujii S.、Yoshimura K.、Nagayama K.、Hoshino M.、Inoue S.、Maki K.、Baba K.、Chikazu D.、Kamijo R.
  • Journal Title: Nitric Oxide Volume: 72 Pages: 46-51
  • DOI: 10.1016/j.niox.2017.11.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Important role of endothelial caveolin-1 in the protective role of endothelium-dependent hyperpolarization against nitric oxide-mediated nitrative stress in microcirculation in mice (2018)
  • Author(s): Saito H, Godo S, Sato S, Ito A, Ikumi Y, Tanaka S, Ida T, Fujii S, Akaike T, Shimokawa H.
  • Journal Title: Journal of Cardiovascular Pharmacology Volume: 71 Issue: 2 Pages: 113-126
  • DOI: 10.1097/fjc.0000000000000552
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Persulfide synthases function coupled with translation and mediate sulfur respiration (2018)
  • Author(s): Fujii S, Sawa T, Motohashi H, Akaike T.
  • Journal Title: Br J Pharmacol Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 8-Nitro-cGMP promotes bone growth through expansion of growth plate cartilage (2017)
  • Author(s): Hoshino Marie、Kaneko Kotaro、Miyamoto Yoichi、Yoshimura Kentaro、Suzuki Dai、Akaike Takaaki、Sawa Tomohiro、Ida Tomoaki、Fujii Shigemoto、Ihara Hideshi、Tanaka Junichi、Tsukuura Risa、Chikazu Daichi、Mishima Kenji、Baba Kazuyoshi、Kamijo Ryutaro
  • Journal Title: Free Radic Biol Med Volume: 110 Pages: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.05.022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exposure to Electrophiles Impairs Reactive Persulfide-Dependent Redox Signaling in Neuronal Cells (2017)
  • Author(s): Ihara Hideshi、Kasamatsu Shingo、Kitamura Atsushi、Nishimura Akira、Tsutsuki Hiroyasu、Ida Tomoaki、Ishizaki Kento、Toyama Takashi、Yoshida Eiko、Abdul Hamid Hisyam、Jung Minkyung、Matsunaga Tetsuro、Fujii Shigemoto、Sawa Tomohiro、Nishida Motohiro、Kumagai Yoshito、Akaike Takaaki
  • Journal Title: Chem. Res. Toxicol Volume: 30 Issue: 9 Pages: 1673-1684
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.7b00120
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Production of reactive persulfide species in chronic obstructive pulmonary disease (2017)
  • Author(s): Numakura T, Sugiura H, Akaike T, Ida T, Fujii S, Koarai A, Yamada M, Onodera K, Hashimoto Y, Tanaka R, Sato K, Shishikura Y, Hirano T, Yanagisawa S, Fujino N, Okazaki T, Tamada T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M
  • Journal Title: Thorax Volume: 72 Issue: 12 Pages: 1074-1083
  • DOI: 10.1136/thoraxjnl-2016-209359
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cysteinyl-tRNA synthetase governs cysteine polysulfidation and mitochondrial bioenergetics (2017)
  • Author(s): Akaike Takaaki、、、Nishida Motohiro（4）、、、、、、Fujii Shigemoto（20）、、、Motohashi Hozumi（26）
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1177-1177
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01311-y
  • NAID: 120007134656
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ニトロ化環状ヌクレオチドと活性イオウ分子によるレドックスシグナル制御と生理機能 (2017)
  • Author(s): 藤井重元、赤池孝章.
  • Journal Title: 化学療法の領域 Volume: 33 Pages: 2194-2195
• [Journal Article] Metabolomic profiling of reactive persulfides and polysulfides in the aqueous and vitreous humors. (2017)
  • Author(s): Kunikata H, Ida T, Sato K, Aizawa N, Sawa T, Tawarayama H, Murayama N, Fujii S, Akaike T, Nakazawa T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Issue: 1 Pages: 41984-41984
  • DOI: 10.1038/srep41984
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Redox signaling regulated by an electrophilic cyclic nucleotide and reactive cysteine persulfides (2016)
  • Author(s): Fujii S, Sawa T, Nishida M, Ihara H, Ida T, Motohashi H, Akaike T.
  • Journal Title: Arch Biochem Biophys Volume: 595 Pages: 140-146
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mice Deficient in Angiopoietin-like Protein 2 (Angptl2) Gene Show Increased Susceptibility to Bacterial Infection Due to Attenuated Macrophage Activity (2016)
  • Author(s): Yugami M, Odagiri H, Endo M, Tsutsuki H, Fujii S, Kadomatsu T, Masuda T, Miyata K, Terada K, Tanoue H, Ito H, Morinaga J, Horiguchi H, Sugizaki T, Akaike T, Gotoh T, Takai T, Sawa T, Mizuta H, Oike Y
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 291 Issue: 36 Pages: 18843-18852
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.720870
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Protein polysulfidation-dependent persulfide dioxygenase activity of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (2016)
  • Author(s): Jung M, Kasamatsu S, Matsunaga T, Akashi S, Ono K, Nishimura A, Morita M, Abdul Hamid H, Fujii S, Kitamura H, Sawa T, Ida T, Motohashi H, Akaike T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 480 Issue: 2 Pages: 180-186
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.10.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Re-emerging reactive sulfur-containing compounds and their unique biological functions (2016)
  • Author(s): 井田智章、松永哲郎、藤井重元、澤 智裕、赤池孝章.
  • Journal Title: Folia Pharmacologica Japonica Volume: 147 Issue: 5 Pages: 278-284
  • DOI: 10.1254/fpj.147.278
  • NAID: 130005150958
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reactive sulfur species-modified protein thiols: new methods for polysulfurated protein analysis (2016)
  • Author(s): 笠松真吾、藤井重元、赤池孝章.
  • Journal Title: Folia Pharmacologica Japonica Volume: 147 Issue: 5 Pages: 299-302
  • DOI: 10.1254/fpj.147.299
  • NAID: 130005150953
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 酸化ストレス病態とバイオマーカー (2016)
  • Author(s): 藤井重元、赤池孝章.
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 67 Pages: 418-419
• [Journal Article] Persistent activation of cGMP-dependent protein kinase by a nitrated cyclic nucleotide via site specific protein S-guanylation (2016)
  • Author(s): Akashi S, Ahmed KA, Sawa T, Ono K, Tsutsuki H, Burgoyne JR, Ida T, Horio E, Prysyazhna O, Oike Y, Rahaman MM, Eaton P, Fujii S, Akaike T.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 55 Issue: 5 Pages: 751-761
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00774
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Redox signaling regulated by electrophiles and reactive sulfur species (2016)
  • Author(s): Nishida M, Kumagai Y, Ihara H, Fujii S, Motohashi H, Akaike T.
  • Journal Title: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition Volume: 58 Issue: 2 Pages: 91-98
  • DOI: 10.3164/jcbn.15-111
  • NAID: 130005132519
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 感染性微生物：H. cinaedi (2015)
  • Author(s): 松永哲郎, 藤井重元, 赤池孝章.
  • Journal Title: 動脈硬化予防 Volume: 14 Pages: 66-71
• [Journal Article] 活性イオウ分子による酸化・ニトロ化ストレス制御 (2015)
  • Author(s): 笠松真吾、井田智章、藤井重元、赤池孝章.
  • Journal Title: Respiratory Medical Research Volume: 3 Pages: 70-75
• [Journal Article] 活性イオウ分子種による酸化ストレス制御 (2015)
  • Author(s): 赤池孝章、藤井重元.
  • Journal Title: 臨床免疫・アレルギー科 Volume: 63 Pages: 502-506
  • NAID: 40020484751
• [Journal Article] Nitric Oxide (NO) (2015)
  • Author(s): 赤池孝章、藤井重元.
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 66 Pages: 396-397
• [Presentation] アルコールデヒドロゲナーゼ5によるホルムアルデヒド代謝機構とタンパク質ポリスルフィド化による制御 (2018)
  • Author(s): 藤井重元、笠松慎吾、Md. Morshedul Alam、井田智章、守田匡伸、居原 秀、西村 明、松永哲郎、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • Organizer: 第17回分子予防環境医学研究会
• [Presentation] ホルムアルデヒド代謝酵素アルコールデヒドロゲナーゼ5のタンパク質ポリスルフィド化による活性制御機構 (2018)
  • Author(s): 藤井重元、赤池孝章.
  • Organizer: 異分野融合を見据えた次世代レドックス生理科学シンポジウム
• [Presentation] 細菌の活性イオウ産生によるオートファジー制御と宿主内増殖への影響 (2018)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、井田智章、西村 明、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第91回日本細菌学会総会
• [Presentation] マクロファージにおけるヘリコバクター・シネディの持続感染の解析 (2017)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、西村 明、井田智章、澤 智裕、河村好章、赤池孝章.
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター展示棟（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] 8-ニトロ-cGMPによるオートファジー誘導を介した感染防御機構と硫化水素による制御 (2017)
  • Author(s): 藤井重元、カーン シャザダ、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第17回日本NO学会学術集会
• [Presentation] 8-ニトロ-cGMPとS-グアニル化を介する細菌感染防御機構と硫化水素による制御 (2017)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [Presentation] 活性イオウ分子によるオートファジー制御：8-ニトロ-cGMPを介するメカニズム (2017)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Reactive persulfide-dependent redox signaling in neuronal cells and its impairment by exposure to electrophiles (2017)
  • Author(s): Shigemoto Fujii, Hideshi Ihara, Shingo Kasamatsu, Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Motohiro Nishida, Yoshito Kumagai, Takaaki Akaike.
  • Organizer: 8th Joint Meeting of Society for Free Radical Research Australasia and Japan with International Symposium on Coenzyme Q10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体内ポリサルファー代謝とレドックス制御機能 (2016)
  • Author(s): 藤井重元、澤 智裕、井田智章、笠松真吾、松永哲郎、守田匡伸、赤池孝章.
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター会議棟（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2016-09-25
  • Invited
• [Presentation] ニトロ化環状ヌクレオチドによる細菌感染防御機構と硫化水素による制御 (2016)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第69回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター会議棟（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2016-08-30
• [Presentation] Helicobacter cinaedi infection and atherosclerosis (2016)
  • Author(s): Takaaki Akaike, Tetsuro Matsunaga, Yoshiaki Kawamura, Shigemoto Fujii.
  • Organizer: 第48回日本動脈硬化学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-07-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 8-ニトロ-cGMPとオートファジーによる細菌感染防御機構と硫化水素による制御 (2016)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第27回日本生体防御学会学術総会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス内 コラボステーションI 視聴覚ホール（福岡市東区）
  • Year and Date: 2016-07-07
• [Presentation] Nitrated nucleotide-mediated antibacterial host defense and its regulation by hydrogen sulfide produced by bacteria (2016)
  • Author(s): Shigemoto Fujii, Shahzada Khan, Tetsuro Matsunaga, Tomoaki Ida, Katsuhiko Ono, Tomohiro Sawa, Takaaki Akaike.
  • Organizer: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • Place of Presentation: Sendai International Center (Sendai)
  • Year and Date: 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ニトロ化環状ヌクレオチドによる感染防御機構と細菌由来硫化水素による制御 (2016)
  • Author(s): 藤井重元、井田智章、松永哲郎、赤池孝章
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館、ホテルロイトン札幌、札幌コンベンションセンター、札幌市産業振興センター（札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] オートファジーによる細菌感染防御機構と細菌由来硫化水素による制御 (2016)
  • Author(s): 藤井重元、松永哲郎、シャザダ カーン、モハメド ミザヌール ラハマン、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • Organizer: 第89回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際交流センター（大阪市天王寺区）
  • Year and Date: 2016-03-23
• [Presentation] 有機水銀の神経毒性発現における8-ニトロ-cGMPの役割と活性イオウ分子による制御 (2015)
  • Author(s): 藤井重元、笠松真吾、居原 秀、津々木博康、石崎健勝、井田智章、澤 智裕、熊谷嘉人、赤池孝章.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸市中央区)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Activation of cGMP-dependent protein kinase by 8-nitro-cGMP via S-guanylation (2015)
  • Author(s): Md. Mizanur Rahaman, Khandaker Ahtesham Ahmed, Soichiro Akashi, Katsuhiko Ono, Joseph R. Burgoyne, Tomoaki Ida, Eiji Horio, Yuichi Oike, Philip Eaton, Shigemoto Fujii, Tomohiro Sawa, Takaaki Akaike.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸市中央区)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 8-ニトロ-cGMPとタンパク質S-グアニル化を介する細菌感染防御機構と硫化水素による制御 (2015)
  • Author(s): 藤井重元、シャザダ カーン、ムハマド ミザヌール ラハマン、松永哲郎、井田智章、小野勝彦、赤池孝章.
  • Organizer: 第21回MPO研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学病院２号棟11階中会議室（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] 新興感染症菌 Helicobacter cinaedi の持続感染と動脈硬化促進のメカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 松永哲郎、藤井重元、井田智章、小野勝彦、津々木博康、澤 智裕、河村好章、赤池孝章.
  • Organizer: 第21回MPO研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学病院２号棟11階中会議室（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] タンパク質ポリチオール化によるアルコールデヒドロゲナーゼ5の活性制御機構 (2015)
  • Author(s): 藤井重元、Alam Md. Morshedul、井田智章、松永哲郎、笠松真吾、居原 秀、赤池孝章、本橋ほづみ.
  • Organizer: 第15回日本NO学会学術集会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2015-06-26
• [Presentation] アルコールデヒドロゲナーゼ5の活性発現におけるタンパク質S-ポリチオール化の役割 (2015)
  • Author(s): 藤井重元、Alam Md. Morshedul、井田智章、松永哲郎、笠松真吾、居原 秀、赤池孝章、本橋ほづみ.
  • Organizer: 第68回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-06-11
• [Book] 別冊・医学のあゆみ「レドックスUPDATE ― ストレス制御の臨床医学・健康科学」（淀井淳司、平家俊男 監修／生田孝一、杉田昌彦、塚原孝一、豊國伸哉、前田裕弘 編） (2015)
  • Author(s): 赤池孝章、藤井重元.
  • Total Pages: 341
  • Publisher: 医歯薬出版社
• [Remarks] 東北大学大学院医学系研究科 環境医学分野教室ホームページ
  • URL: http://www.toxicosci.med.tohoku.ac.jp
• [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/