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活性イオウにより誘導される細胞内殺菌機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K22258
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分37:生体分子化学およびその関連分野
研究機関熊本大学

研究代表者

澤 智裕  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (30284756)

研究分担者 津々木 博康  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (40586608)
荒木 令江  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (80253722)
小野 勝彦  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (80573592)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード食細胞 / 活性イオウ / 細胞内殺菌 / マクロファージ / システインパースルフィド / 食作用
研究開始時の研究の概要

活性イオウとは、システインのチオール基(Cys-SH)にさらに過剰なイオウ原子が付加したシステインパースルフィド(Cys-SSH)を代表とする一連の分子である。本応募者らは、活性イオウがマクロファージによる活性酸素を抑制するにもかかわらず、細胞内殺菌を強力に高めることを見出した(未発表データ)。本研究では、活性イオウによりなぜマクロファージの細胞内殺菌力が高まるのか、その分子機構の解明を目指す。本研究の成果は、活性イオウを基軸とする新しい感染リスク群の評価、感染予防、治療法など今後益々重要となる感染症対策の構築に寄与することが期待される。

研究成果の概要

マクロファージは食作用を介した殺菌により、重要な感染防御を担っている。システインパースルフィド(Cys-SSH)は、チオール基に過剰なイオウ原子が付加した構造を持ち、その強力な抗酸化力により活性イオウと呼ばれている。本研究では、細胞内殺菌機構における活性イオウの役割を解析した。マウスマクロファージ細胞にグラム陰性菌であるネズミチフス菌を感染させ、一定時間後の細胞内生菌数を計測したところ、活性イオウドナーで処理した細胞内で生菌数が著しく減少した。詳細な解析の結果、活性イオウによる殺菌作用の増強は、これまでに知られている食細胞の殺菌経路とは異なる機構で起こってい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

今回、活性イオウドナーの作用により、感染にともなう活性酸素を消去しながら、一方で活性酸素の殺菌作用とは全く異なる機構で細胞内の細菌を排除している可能性を強く示唆する結果を得た。今後、より積極的に活性イオウを増やすことで、特に免疫力の低下した宿主に対する新しい感染予防あるいは治療の補助方法としての展開も期待される。具体的には含硫食品(卵、緑色野菜など)の摂取や、運動によるミトコンドリア量の増加による感染予防効果の検証などが含まれる。活性イオウドナーを従来の抗菌剤と併用することでより効果的な殺菌治療への展開も期待される。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Cysteine hydropersulfide inactivates β-lactam antibiotics to form ring opened carbothioic S-acids in bacteria.2021

    • 著者名/発表者名
      Ono, K., Kitamura, Y., Zhang, T., Tsutsuki, H., Rahman, A., Akaike, T., Ihara, T., Sawa, T.
    • 雑誌名

      ACS Chem Biol.

      巻: 16 号: 4 ページ: 731-739

    • DOI

      10.1021/acschembio.1c00027

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ATP exposure stimulates glutathione efflux as a necessary switch for NLRP3 inflammasome activation.2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang, T., Tsutsuki, H., Islam, W., Ono, K., Takeda, K., Akaike, T. and Sawa, T.
    • 雑誌名

      Redox Biology

      巻: 41 ページ: 101930-101930

    • DOI

      10.1016/j.redox.2021.101930

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation of Biodegradable PLGA-Nanoparticles Used for pH-Sensitive Intracellular Delivery of an Anti-inflammatory Bacterial Toxin to Macrophages2020

    • 著者名/発表者名
      Harada Ayaka、Tsutsuki Hiroyasu、Zhang Tianli、Lee Ruda、Yahiro Kinnosuke、Sawa Tomohiro、Niidome Takuro
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 68 号: 4 ページ: 363-368

    • DOI

      10.1248/cpb.c19-00917

    • NAID

      130007824942

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enzymatic Regulation and Biological Functions of Reactive Cysteine Persulfides and Polysulfides2020

    • 著者名/発表者名
      Sawa Tomohiro、Motohashi Hozumi、Ihara Hideshi、Akaike Takaaki
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 10 号: 9 ページ: 1245-1245

    • DOI

      10.3390/biom10091245

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Involvement of protein disulfide isomerase in subtilase cytotoxin-induced cell death in HeLa cells2020

    • 著者名/発表者名
      Tsutsuki Hiroyasu、Zhang Tianli、Harada Ayaka、Rahman Azizur、Ono Katsuhiko、Yahiro Kinnosuke、Niidome Takuro、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 525 号: 4 ページ: 1068-1073

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.03.008

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Pegylated Manganese Protoporphyrin as a Catalase Mimic and Its Therapeutic Application to Acetaminophen-Induced Acute Liver Failure2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Tianli、Fang Jun、Tsutsuki Hiroyasu、Ono Katsuhiko、Islam Waliul、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 42 号: 7 ページ: 1199-1206

    • DOI

      10.1248/bpb.b19-00152

    • NAID

      130007672166

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2019-07-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced Cellular Polysulfides Negatively Regulate TLR4 Signaling and Mitigate Lethal Endotoxin Shock2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Tianli、Ono Katsuhiko、Tsutsuki Hiroyasu、Ihara Hideshi、Islam Waliul、Akaike Takaaki、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: in press 号: 5 ページ: 686-698.e4

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2019.02.003

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 活性イオウによるNLRP3インフラマソームのレドックス調節機構2020

    • 著者名/発表者名
      澤 智裕
    • 学会等名
      第19回分子予防環境医学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] N-Acetyl-L-cysteine polysulfides act as potent polysulfide donors and mitigate lethal endotoxin shock via their anti-inflammatory effects.2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang, T., Ono, K., Tsutsuki, H., Ihara, H., Islam, W., Akaike, T., Sawa, T.
    • 学会等名
      The 9th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] N-Acetyl-L-cystine polysulfides act as potent persulfide/polysulfide donors and ameliorate lethal endotoxin shock via their anti-inflammatory effects.2019

    • 著者名/発表者名
      Sawa, T.
    • 学会等名
      1st International Conference on Persulfide and Sulfur Metabolism in Biology and Medicine
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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