新規質量分析イメージングによるパースルフィド依存性虚血再灌流障害制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16K01937
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ケミカルバイオロジー
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 菱木 貴子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10338022)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 活性含硫化合物 / チオール化合物

研究成果の概要

「活性含硫化合物（分子内に-SH基あるいは-SSH基を持つ化合物）」と虚血再灌流障害時の酸化ストレス軽減機能との関連について、質量分析技術を用いて検証を行った結果、すでにその抗酸化作用が知られている硫化水素のみならず、ホモシステイン、システイン、グルタチオン、そしてそれらの分子にさらに過剰な硫黄原子(S)が結合したパースルフィド化合物が虚血再灌流障害の軽減に効果があることがわかった。さらに、組織中のパースルフィド化合物を「空間的情報」を保持したまま可視化する手法として新たにSERS(Surface-enhanced Raman spectroscopy) imaging法の確立に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで硫化水素が虚血再灌流障害を軽減する効果を持つことは知られていたが、本研究により硫化水素よりもむしろ、ホモシステイン、システイン、グルタチオン等の含硫アミノ酸にさらに過剰な硫黄原子が結合したパースルフィド化合物が重要であることが示唆された。パースルフィド化合物は様々な生理機能を持つことが近年多数報告されているが、本研究ではこの反応性が高く不安定なパースルフィド化合物を組織切片上で可視化するSERS(Surface-enhanced Raman spectroscopy) imaging技術を確立した。この手法は様々な活性含硫化合物の研究に応用可能な画期的な手法であると確信する。

研究成果

• [雑誌論文] Biochemical, metabolomic, and genetic analyses of dephospho coenzyme A kinase involved in coenzyme A biosynthesis in the human enteric parasite Entamoeba histolytica. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nurkanto A, Jeelani G, Yamamoto T, Hishiki T, Naito Y, Suematsu M, Hashimoto T, Nozaki T
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology, section Infectious Diseases 巻: 9 ページ: 2902-2902
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.02902
  • NAID: 120007128082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myocardial fatty acid uptake through CD36 is indispensable for sufficient bioenergetic metabolism to prevent progression of pressure overload-induced heart failure (2018)
  • 著者名/発表者名: Umbarawan Y, Syamsunarno MRAA, Koitabashi N, Obinata H, Yamaguchi A, Hanaoka H, Hishiki T, Hayakawa N, Sano M, Sunaga H, Matsui H, Tsushima Y, Suematsu M, Kurabayashi M, Iso T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8(1) 号: 1 ページ: 12035-12035
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30616-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a Highly Sensitive Device for Counting the Number of Disease-Specific Exosomes in Human Sera. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kabe Y, Suematsu M, Sakamoto S, Hirai M, Koike I, Hishiki T, Matsuda A, Hasegawa Y, Tsujita K, Ono M, Minegishi N, Hozawa A, Murakami Y, Kubo M, Itonaga M, Handa H.
  • 雑誌名: Clin Chem 巻: 64 号: 10 ページ: 1463-1473
  • DOI: 10.1373/clinchem.2018.291963
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuroprotective Role of Astroglia in Parkinson Disease by Reducing Oxidative Stress Through Dopamine-Induced Activation of Pentose-Phosphate Pathway (2018)
  • 著者名/発表者名: Mashima Kyoko、Takahashi Shinichi、Minami Kazushi、Izawa Yoshikane、Abe Takato、Tsukada Naoki、Hishiki Takako、Suematsu Makoto、Kajimura Mayumi、Suzuki Norihiro
  • 雑誌名: ASN Neuro 巻: 10 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1177/1759091418775562
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gold-nanofève surface-enhanced Raman spectroscopy visualizes hypotaurine as a robust anti-oxidant consumed in cancer survival (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiota M, Naya M, Yamamoto T, Hishiki T, Tani T, Takahashi H, Kubo A, Koike D, Itoh M, Ohmura M, Kabe Y, Sugiura Y, Hiraoka N, Morikawa T, Takubo K, Suina K, Nagashima H, Sampetrean O, Nagano O, Saya H, Yamazoe S, Watanabe H, Suematsu M
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1561-1561
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03899-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glucose is preferentially utilized for biomass synthesis in pressure-overloaded hearts: Evidence from fatty acid binding protein-4 and -5 knockout mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Umbarawan Y, Syamsunarno MRAA, Koitabashi N, Yamaguchi A, Hanaoka H, Hishiki T, Nagahata-Naito Y, Obinata H, Sano M, Sunaga H, Matsui H, Tsushima Y, Suematsu M, Kurabayashi M, Iso T
  • 雑誌名: Cardiovasc Res. 巻: - 号: 8 ページ: 1132-1144
  • DOI: 10.1093/cvr/cvy063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization and validation of Entamoeba histolytica pantothenate kinase as a novel anti-amebic drug target. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nurkanto A, Jeelani G, Yamamoto T, Naito Y, Hishiki T, Mori M, Suematsu M, Shiomi K, Hashimoto T, Nozaki T
  • 雑誌名: Int J Parasitol Drugs Drug Resist. 巻: 8 号: 1 ページ: 125-136
  • DOI: 10.1016/j.ijpddr.2018.02.004
  • NAID: 120007134287
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Robust suppression of cardiac energy catabolism with marked accumulation of energy substrates during lipopolysaccharide-induced cardiac dysfunction in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Umbarawan Y, Syamsunarno MR, Obinata H, Yamaguchi A, Sunaga H, Matsui H, Hishiki T, Matsuura T, Koitabashi N, Obokata M, Hanaoka H, Haque A, Kunimoto F, Tsushima Y, Suematsu M, Kurabayashi M, Iso T
  • 雑誌名: Metabolism, clinical and experimental. 巻: - ページ: 47-57
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2017.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targeting oxygen sensing prolyl hydroxylase (PHD) for metformin-associated lactic acidosis treatment. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oyaizu-Toramaru T, Suhara T, Hayakawa N, Nakamura T, Kubo A, Minamishima S, Yamaguchi K, Hishiki T, Morisaki H, Suematsu M, Minamishima YA
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 37 (16) 号: 16
  • DOI: 10.1128/mcb.00248-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The histone 3 lysine 9 methyltransferase inhibitor chaetocin improves prognosis in a rat model of high salt diet-induced heart failure (2017)
  • 著者名/発表者名: Ono T, Kamimura N, Matsuhashi T, Nagai T, Nishiyama T, Endo J, Hishiki T, Nakanishi T, Shimizu N, Tanaka H, Ohta S, Suematsu M, Ieda M, Sano M, Fukuda K, Kaneda R
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 39752-39752
  • DOI: 10.1038/srep39752
  • 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] A possible role of microglia-derived nitric oxide by lipopolysaccharide in activation of astroglial pentose-phosphate pathway via the Keap1/Nrf2 system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iizumi T, Takahashi S, Mashima K, Minami K, Izawa Y, Abe T, Hishiki T, Suematsu M, Kajimura M, Suzuki N
  • 雑誌名: Neuoinflammation. 巻: １３ ページ: 99-99
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamine Oxidation Is Indispensable for Survival of Human Pluripotent Stem Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tohyama S, Fujita J, Hishiki T, Matsuura T, Hattori F, Ohno R, Kanazawa H, Seki T, Nakajima K, Kishino Y, Okada M, Hirano A, Kuroda T, Yasuda S, Sato Y, Yuasa S, Sano M, Suematsu M, Fukuda K.
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 23 号: 4 ページ: 663-74
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2016.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス水晶体における新規抗酸化物質「過硫化グルタチオン」レベル維持に は，Cystathionine β -synthase (CBS)が必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保 亜紀子，善岡 尊文，後藤 信一，石井 功，菱木 貴子，山本 雄広， 高野 直治，星野 岳郎，中村 貴，吉田 晃敏，梶村 眞弓，末松 誠
  • 学会等名: 第41回 日本医用マススペクトル学会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-15