活性イオウ分子種を介した細胞内親電子シグナル制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K20855
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生理学一般; 薬理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 笠松 真吾 東北大学, 医学系研究科, 非常勤講師 (80738807)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 活性イオウ分子 / 親電子シグナル制御 / 酸化ストレス / 8-ニトロ-cGMP / メチル水銀 / 新電子シグナル / 活性イオウ分子種 / 活性酸素 / 神経細胞

研究成果の概要

本研究では、活性イオウ分子種のシグナル制御機能に着目し、外因性親電子物質であるメチル水銀の神経毒性発現機構の解析を行った。メチル水銀曝露は、細胞内の活性イオウ分子種を枯渇させ、活性イオウ分子により制御されている内因性シグナル分子8-ニトロ-cGMPのシグナル経路の異常な活性化をもたらし神経細胞毒性を発揮していることが示された。本研究の成果は環境化学物質の毒性発現機構や活性イオウ分子の生理機能の解明に貢献することが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] National Institute of Oncology(Hungary)
• [国際共同研究] University of Southampton(英国)
• [国際共同研究] Sonoma State University(米国)
• [雑誌論文] Involvement of nitric oxide/reactive oxygen species signaling via 8-nitro-cGMP formation in 1-methyl-4-phenylpyridinium ion-induced neurotoxicity in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Masuda Kumiko、Tsutsuki Hiroyasu、Kasamatsu Shingo、Ida Tomoaki、Takata Tsuyoshi、Sugiura Kikuya、Nishida Motohiro、Watanabe Yasuo、Sawa Tomohiro、Akaike Takaaki、Ihara Hideshi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 495 号: 3 ページ: 2165-2170
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.12.088
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Redox regulation of electrophilic signaling by reactive persulfides in cardiac cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishida M, Nishimura A, Matsunaga T, Motohashi H, Kasamatsu S, Akaike T.
  • 雑誌名: Free Radic Biol Med. 巻: 印刷中 ページ: 30033-3
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.01.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exposure to Electrophiles Impairs Reactive Persulfide-Dependent Redox Signaling in Neuronal Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Chem. Res. Toxicol 巻: 30 号: 9 ページ: 1673-1684
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.7b00120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cysteinyl-tRNA synthetase governs cysteine polysulfidation and mitochondrial bioenergetics (2017)
  • 著者名/発表者名: Akaike Takaaki、、、Nishida Motohiro（4）、、、、、、Fujii Shigemoto（20）、、、Motohashi Hozumi（26）
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 1177-1177
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01311-y
  • NAID: 120007134656
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Superoxide generation from nNOS splice variants and its potential involvement in redox signal regulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ihara H, Kitamura A, Kasamatsu S, Ida T, Kakihana Y, Tsutsuki H, Sawa T, Watanabe Y, Akaike T.
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 474 号: 7 ページ: 1149-1162
  • DOI: 10.1042/bcj20160999
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] レドックスシグナルの活性イオウ分子制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、守田匡伸、赤池孝章.
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 53 ページ: 210-214
  • NAID: 130005398269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein polysulfidation-dependent persulfide dioxygenase activity of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (2016)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 480 号: 2 ページ: 180-186
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.10.022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox signaling regulated by cysteine persulfide and protein polysulfidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasamatsu S, Nishimura A, Morita M, Matsunaga T, Abdul Hamid H, Akaike T.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21 号: 12 ページ: 1721-1730
  • DOI: 10.3390/molecules21121721
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 活性イオウ分子種によるタンパク質チオール修飾：ポリスルフィド化タンパク質解析の最先端技法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、藤井重元、赤池孝章.
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 巻: 147 号: 5 ページ: 299-302
  • DOI: 10.1254/fpj.147.299
  • NAID: 130005150953
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 活性イオウ分子種によるタンパク質チオール修飾: ポリスルフィド化タンパク質解析の最先端技法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、藤井重元、赤池孝章
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 巻: 147
  • NAID: 130005150953
• [雑誌論文] 8-Nitro-cGMP Enhances SNARE Complex Formation through S-Guanylation of Cys90 in SNAP25 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kunieda, H. Tsutsuki, T. Ida, Y. Kishimoto, S. Kasamatsu, T. Sawa, N. Goshima, M. Itakura, M. Takahashi, T. Akaike, H. Ihara
  • 雑誌名: ACS Chemical Neuroscience 巻: 6 号: 10 ページ: 1715-1725
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.5b00196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 活性イオウ分子による酸化・ニトロ化ストレス制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、井田智章、藤井重元、赤池孝章
  • 雑誌名: Respiratory Medical Research 巻: 3 ページ: 70-75
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: 第17回分子予防環境医学研究会
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPを介した細菌感染防御機構と硫化水素による制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、藤井重元、松永哲郎、シャザダ カーン、井田智章、小野勝彦、澤 智裕、赤池孝章.
  • 学会等名: 第90回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター展示棟（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] アルコールデヒドロゲナーゼ5の酵素活性制御におけるタンパク質ポリスルフィド化機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、笠松真吾、Md. Morshedul Alam、守田匡伸、居原 秀、西村 明、松永哲郎、藤井重元、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第17回日本NO学会学術集会
• [学会発表] 硫化水素代謝酵素Sqrdlの生体における機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 守田匡伸、南嶋洋司、井田智章、松永哲郎、笠松真吾、西村 明、藤井重元、市瀬 史、赤池孝章.
  • 学会等名: 第17回日本NO学会学術集会
• [学会発表] 酵母におけるシステインパースルフィド合成経路と生理的役割の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、那須野 亮、松永哲郎、井田智章、笠松真吾、守田匡伸、藤井重元、高木博史、赤池孝章.
  • 学会等名: 第17回日本NO学会学術集会
• [学会発表] 種横断的システインパースルフィド産生酵素：Cysteinyl-tRNA synthetase (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田智章、赤司壮一郎、守田匡伸、松永哲郎、笠松真吾、藤井重元、赤池孝章.
  • 学会等名: 2017年度生理学研究所研究会「オルガネラダイナミクスの新規制御機構とその病態生理」
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPとタンパク質poly-S-グアニル化を介した親電子シグナル制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤司壮一郎、笠松真吾、ジョン ミンギョン、松永哲郎、井田智章、藤井重元、澤 智裕、熊谷嘉人、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 2017年度生理学研究所研究会「オルガネラダイナミクスの新規制御機構とその病態生理」
• [学会発表] Sulfide Quinone reductase (SQR) 欠損マウスの作製とイオウ代謝解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 守田匡伸、松永哲郎、井田智章、西村 明、笠松真吾、藤井重元、赤池孝章.
  • 学会等名: 2017年度生理学研究所研究会「オルガネラダイナミクスの新規制御機構とその病態生理」
• [学会発表] 酵母におけるシステインパースルフィド合成経路とその生理的役割の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、那須野 亮、松永哲郎、井田智章、笠松真吾、守田匡伸、藤井重元、高木博史、赤池孝章.
  • 学会等名: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [学会発表] アルコールデヒドロゲナーゼ5タンパク質ポリスルフィド化の酵素活性制御機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: Jung Minkyung、西村 明、笠松真吾、Md. Morshedul Alam、井田智章、松永哲郎、藤井重元、居原 秀、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [学会発表] 硫化水素代謝酵素sulfide quinone reductaseの生体における機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 守田匡伸、松永哲郎、井田智章、西村 明、笠松真吾、藤井重元、赤池孝章.
  • 学会等名: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [学会発表] ニトロソグルタチオン還元酵素（GSNOR）選択的欠損マウスの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松永哲郎、西村 明、笠松真吾、Md. Morshedul Alam、井田智章、守田匡伸、居原 秀、藤井重元、下田 翔、西田基宏、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] Reactive persulfide-dependent redox signaling in neuronal cells and its impairment by exposure to electrophiles (2017)
  • 著者名/発表者名: Shigemoto Fujii, Hideshi Ihara, Shingo Kasamatsu, Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Motohiro Nishida, Yoshito Kumagai, Takaaki Akaike.
  • 学会等名: 8th Joint Meeting of Society for Free Radical Research Australasia and Japan with International Symposium on Coenzyme Q10
  • 国際学会
• [学会発表] Translation-coupled protein polysulfuration, a unique biosynthesis pathway of cysteine persulfide (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kasamatsu, T. Akaike, T. Ida, S. Fujii, H. Ihara and T. Sawa
  • 学会等名: Gordon Research Conferences (2016) -Oxygen Radicals-
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott (Ventura, CA, USA)
  • 年月日: 2016-02-07
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of mechamisms of alcohol dehydrogenase 5 activity via protection polysulfuration (2016)
  • 著者名/発表者名: Shingo Kasamatsu, Md. Morshedul Alam, Tomoaki Ida, Tetsuro Matsunaga, Shigemoto Fujii, Hideshi Ihara, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike.
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • 発表場所: 仙台国際センター会議棟（仙台市青葉区）
  • 国際学会
• [学会発表] タンパク質ポリサルファ化によるアルコールデヒドロゲナーゼ5の新規酵素活性制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、Md. Morshedu Alam、井田智章、松永哲郎、藤井重元、居原 秀、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第69回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 仙台国際センター会議棟（仙台市青葉区）
• [学会発表] アルコールデヒドロゲナーゼ5の酵素活性制御におけるタンパク質ポリサルファ化の機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、Alam Md. Morshedul、井田智章、松永哲郎、藤井重元、居原 秀、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（仙台市青葉区）
• [学会発表] タンパク質ポリサルファ化を介したアルコールデヒドロゲナーゼ5の酵素活性制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、Md. Morshedul Alam、井田智章、松永哲郎、藤井重元、居原秀、赤池孝章、本橋ほづみ
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 活性イオウ分子のNO/ROSシグナル制御異常に起因する有機水銀の新規毒性発現機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、居原 秀、津々木博康、石崎健勝、井田智章、藤井重元、澤 智裕、熊谷嘉人、赤池孝章
  • 学会等名: 第15回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（豊中市）
  • 年月日: 2015-06-26
• [学会発表] 親電子性シグナル制御破綻による有機水銀毒性発現機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、居原 秀、津々木博康、石崎健勝、井田智章、藤井重元、澤 智裕、熊谷嘉人、赤池孝章
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部 第81回例会・シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学さくらホール（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2015-05-09
• [備考] 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
• [備考] 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/
• [備考] 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/index.html