酵母における活性イオウ分子：システインパースルフィドの生理的役割の解明

• 研究課題/領域番号: 17K15408
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西村 明 東北大学, 医学系研究科, 助教 (30781728)
• 研究協力者: 高木 博史
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 活性イオウ分子 / システインパーサルファイド / 寿命 / システニルRNA合成酵素 / 酵母 / 出芽酵母 / システインパースルフィド / システニルtRNA合成酵素 / 活性イオウ種 / ミトコンドリア

研究成果の概要

本研究では、活性イオウ分子の生理的役割を明らかにするために、出芽酵母における活性イオウ分子の生成経路の同定および、その経路を破壊した変異体の表現型の探索を行った。先ず、出芽酵母における活性イオウ分子の産生系が哺乳類や細菌類と同様であり、cysteinyl-tRNA synthetase(CARS)によって産生させることを見いだした。さらに、この経路の欠損株は寿命が大幅に短縮することを発見し、活性イオウ分子が寿命の新規制御因子であることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、ヒトの抗老化戦略の構築のみならず、エネルギー代謝異常が関わる各種疾患（ミトコンドリア病、生活習慣病、がん等）の発症機構の理解と予防・治療法の開発に大きく寄与することが期待される。また、活性イオウ分子の産生系をターゲットにした抗真菌薬の開発も抗菌・真菌薬開発も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Polysulfide stabilization by tyrosine and hydroxyphenyl-containing derivatives that is important for a reactive sulfur metabolomics analysis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamid HA, Tanaka A, Ida T, Nishimura A, Matsunaga T, Fujii S, Morita M, Sawa T, Fukuto JM, Nagy P, Tsutsumi R, Motohashi H, Ihara H, Akaike T.
  • 雑誌名: Redox Biol 巻: 21 ページ: 101096-101096
  • DOI: 10.1016/j.redox.2019.101096
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 活性イオウ分子によるエネルギー代謝制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、本橋 ほづみ、赤池 孝章
  • 雑誌名: 基礎老化研究 巻: 43 ページ: 7-12
• [雑誌論文] Reactive Persulfides from Salmonella Typhimurium Downregulate Autophagy-Mediated Innate Immunity in Macrophages by Inhibiting Electrophilic Signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Khan Shahzada、Fujii Shigemoto、Matsunaga Tetsuro、Nishimura Akira、Ono Katsuhiko、Ida Tomoaki、Ahmed Khandaker Ahtesham、Okamoto Tatsuya、Tsutsuki Hiroyasu、Sawa Tomohiro、Akaike Takaaki
  • 雑誌名: Cell Chemical Biology 巻: 25 号: 11 ページ: 1403-1413
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2018.08.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 活性イオウ分子：システインパースルフィドの新規生合成経路の発見とその生理機能. (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、赤池孝章
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 56 ページ: 518-519
  • NAID: 40021404464
• [雑誌論文] ポリスルフィド化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田智章、赤池孝章
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 69
• [雑誌論文] SH(ポリスルフィド)酸化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田智章、赤池孝章
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 69
• [雑誌論文] 哺乳類におけるイオウ呼吸の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明, 赤池 孝章
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 267 ページ: 532-533
• [雑誌論文] イオウ呼吸の発見 ペルスルフィド産生酵素による新しいエネルギー代謝 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村明、赤池孝章
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 565 ページ: 55-59
• [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] 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] 活性イオウ分子：システインパースルフィドの新規生合成経路の発見とその生理機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村明、赤池孝章
  • 雑誌名: 硫酸と工業 巻: 70 ページ: 1-9
  • NAID: 40021404464
• [学会発表] Biosynthesis and physiological functions of reactive cysteine persulfides (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Masanobu Morita, Tetsuro Matsunaga, Hiroshi Takagi, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
  • 学会等名: SFRR Asia2019
  • 国際学会
• [学会発表] 種横断的なシステインパースルフィド産生経路とその生理的意義 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明
  • 学会等名: 第195 回 酵母細胞研究会例会
  • 招待講演
• [学会発表] 酵母におけるシステインパースルフィド産生機構とその生理的意義 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、吉川 雄樹、那須野 亮、井田 智章、松永 哲郎、守田 匡伸、高木 博史、赤池 孝章
  • 学会等名: 第51回酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] BIOSYNTHESIS MECHANISMS AND PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS OF REACTIVE PERSULFIDES (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Masanobu Morita, Tetsuro Matsunaga, Hiroshi Takagi, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
  • 学会等名: 10th International Nitric Oxide Society meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Biosynthesis pathway and physiological functions of reactive persulfides (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Masanobu Morita, Tetsuro Matsunaga, Hiroshi Takagi, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
  • 学会等名: 日本生化学会
• [学会発表] 硫化水素解毒酵素sulfide-quinone oxidoreductaseの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田 智章、松永 哲郎、守田 匡伸、本橋ほづみ、赤池 孝章
  • 学会等名: 日本毒性学会
• [学会発表] 病原細菌の活性パースルフィド産生によるオートファジー制御と生体防御異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田 智章、松永 哲郎、守田 匡伸、赤池 孝章
  • 学会等名: 日本生体防御学会学術総会
• [学会発表] 種横断的なシステインパースルフィド産生経路とその生理的意義 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、井田 智章、松永 哲郎、守田 匡伸、高木博史、本橋ほづみ、赤池 孝章
  • 学会等名: 第71回日本酸化ストレス学会・第18回日本NO学会 合同学術集会
• [学会発表] Helicobacter cinaediの骨髄内持続感染と動脈硬化病因論 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、松永哲郎、津々木博康、小野勝彦、守田匡伸、藤井重元、井田智章、澤智裕、河村好章、赤池孝章
  • 学会等名: 分子予防研究会
• [学会発表] 細菌と真菌におけるシステインパースルフィド産生機構とその生理的意義 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、高木博史、松永 哲郎、井田 智章、守田 匡伸、藤井 重元、 本橋ほづみ、赤池 孝章
  • 学会等名: 日本細菌学会
• [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: 日本NO学会
• [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: 生理研研究会
• [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その生理的役割の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、吉川雄樹、松永 哲郎、井田 智章、守田 匡伸、藤井 重元、高木 博史、赤池 孝章
  • 学会等名: 酸化ストレス学会
• [学会発表] Helicobacter cinaediの骨髄内持続感染と動脈硬化病因論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、松永 哲郎、守田 匡伸、藤井 重元、井田 智章、澤 智裕、河村 好章、赤池 孝章
  • 学会等名: 生体防御学会
• [学会発表] 酵母における活性イオウ分子種：システインパースルフィドの産生とその生理的役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、吉川雄樹、松永 哲郎、井田 智章、守田 匡伸、藤井 重元、高木 博史、赤池 孝章
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] Characterization of cysteinyl-tRNA synthetase for production of cysteine hydropersulfide (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Nishimura, Tomoaki Ida, Tetsuro Matsunaga, Masanobu Morita, Minkyung Jung, Shigemoto Fujii, Hozumi Motohashi, Takaaki Akaike
  • 学会等名: AARS2017
  • 国際学会
• [学会発表] 酵母における活性イオウ分子種：システインパースルフィドの生理的役割の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村 明、吉川雄樹、那須野 亮、松永 哲郎、井田 智章、守田 匡伸、藤井 重元、高木 博史、赤池 孝章
  • 学会等名: 日本生化学学会
• [図書] レドックス疾患学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井田 智章、西村 明、守田 匡伸
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758103695
• [備考] 東北大学医学系研究科環境医学分野のホームぺージ
  • URL: http://www.toxicosci.med.tohoku.ac.jp/index.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/akira_nishimura/
• [備考] 世界初：哺乳類における「硫黄呼吸」を発見 - 酸素に依存しないエネルギー代謝のメカニズムを解明 -
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2017/10/press20171025-02.html