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タンパク質の過イオウ化によるシグナル伝達機構の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 21K15038
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分43030:機能生物化学関連
研究機関東京大学

研究代表者

清水 隆之  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (90817214)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードシグナル制御 / システイン修飾 / 硫化水素 / ポリスルフィド / 硫黄代謝 / 細菌 / パースルフィド
研究開始時の研究の概要

近年、硫化水素由来の活性イオウ分子種(RSS)がほぼすべての生物で機能する新しい生理活性物質として注目されている。本研究では、RSSがどのように生体内で生成されて、どのようにシグナルを伝えているかを明らかにすることを目標とする。硫化水素シグナルのマスターレギュレーターSqrRに着目し、SqrRにシグナルを伝えるRSSの種類とその代謝経路を分子レベルで詳細に解析することで、RSSのシグナル物質としての挙動とその伝達経路を解明する。

研究成果の概要

活性イオウ(RSS)は、ほぼ全ての生物に普遍的な生理活性物質として機能することがわかってきたが、そのシグナル伝達機構には不明な点が多い。本研究では、光合成細菌から同定したRSS応答性転写因子SqrRを起点としたシグナル伝達機構について、RSS代謝から転写制御までの素過程を明らかにすることを目指した。その結果、SqrRを介した転写制御に関わる活性硫黄代謝酵素を複数同定し、SqrRの制御に関わる活性硫黄の細胞内動態を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、RSSの代謝系とRSSによる転写制御を結びつける重要な情報を提供し、今後のRSSシグナル研究の展開を強く推進する。また、研究材料である紅色光合成細菌はミトコンドリアの細胞内共生のもとになった細菌であり、真核生物にも共通する硫黄代謝機構をもつことが知られている。そのため、SqrRを起点としたRSSの応答機構は、RSSセンシング研究のプラットフォームとして様々な研究へ展開することが期待される。さらに、統合失調症などのRSSが関わる疾患のこれまでにない治療法の開発といった応用研究への発展も期待できる。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] インディアナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Polysulfide metabolizing enzymes influence SqrR-mediated sulfide-induced transcription by impacting intracellular polysulfide dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Takayuki、Ida Tomoaki、Antelo Giuliano T、Ihara Yuta、Fakhoury Joseph N、Masuda Shinji、Giedroc David P、Akaike Takaaki、Capdevila Daiana A、Masuda Tatsuru
    • 雑誌名

      PNAS Nexus

      巻: 2 号: 3 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgad048

    • 関連する報告書
      2022 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] Thioredoxin-2 Regulates SqrR-Mediated Polysulfide-Responsive Transcription via Reduction of a Polysulfide Link in SqrR2023

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Takayuki、Hashimoto Masaru、Masuda Tatsuru
    • 雑誌名

      Antioxidants

      巻: 12 号: 3 ページ: 699-699

    • DOI

      10.3390/antiox12030699

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Sulfide-Responsive SqrR/BigR Homologous Regulator YgaV of Escherichia coli Controls Expression of Anaerobic Respiratory Genes and Antibiotic Tolerance2022

    • 著者名/発表者名
      Balasubramanian Rajalakshmi、Hori Koichi、Shimizu Takayuki、Kasamatsu Shingo、Okamura Kae、Tanaka Kan、Ihara Hideshi、Masuda Shinji
    • 雑誌名

      Antioxidants

      巻: 11 号: 12 ページ: 2359-2359

    • DOI

      10.3390/antiox11122359

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Role of Tetrapyrrole- and GUN1-Dependent Signaling on Chloroplast Biogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, MasudaT
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 10 号: 2 ページ: 196-196

    • DOI

      10.3390/plants10020196

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 硫化水素依存的光合成の転写制御に関わるポリスルフィド代謝の解析2023

    • 著者名/発表者名
      清水隆之、井田智章、Giuliano T. Antelo、井原雄太、増田真二、David P. Giedroc、赤池孝章、Daiana A. Capdevila、増田建
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of accumulation of photosynthetic pigments and proteins during chloroplast biogenesis by sulfide in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Zurina Osuman, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Light mediates transcription start sites of heme oxygenase 1 for a cytoplasmic heme decomposition bypass in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Yingxi Chen, Kohji Nishimura, Yoshiharu Yamamoto, Yoshito Oka, Tomonao Matsushita, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 植物の器官発生におけるシトクロムb5様ヘム結合タンパク質RLFの機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      岩田健太郎、後藤千恵子、福村日向丸、清水隆之、丸山海成、古谷朋之、近藤侑貴、笠原博幸、増田建、石崎公庸、深城英弘
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地上部ヘムシグナルはpre-mRNAスプライシング制御を介して側根形態を制御する2023

    • 著者名/発表者名
      高柳なつ、荒江星拓、高橋洋和、清水隆之、堀口吾朗、相田光宏、深城英弘、増田建、大谷美沙都
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Reactive sulfur species (RSS) metabolizing enzymes influence RSS sensing by impacting intracellular persulfide dynamics in bacteria2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shimizu
    • 学会等名
      4th International Conference on Persulfide and Sulfur Metabolism in Biology and Medicine
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紅色細菌をモデルとした超硫黄分子によるシグナル伝達機構の分子基盤2022

    • 著者名/発表者名
      清水隆之
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of ionization-coupled cleavage of oxidized polysulfide structure (iCOPS): a novel detection method for oxidized polysulfide modifications on proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Kae Okamura, Shingo Kasamatsu, Takayuki Shimizu, Shinji Masuda and Hideshi Ihara
    • 学会等名
      4th International Conference on Persulfide and Sulfur Metabolism in Biology and Medicine
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Sulfide on phytochrome-dependent photomorphogenesis in Arabidopsis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Zurina Osuman, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第86回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Phytochromes mediated transcription start sites of heme oxygenase 1 in Arabidopsis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Yingxi Chen, Kohji Nishimura, Yoshiharu Yamamoto, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第86回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヘムシグナルによる側根形成制御にはpre-mRNAスプライシング制御が介在する2022

    • 著者名/発表者名
      高柳なつ、荒江星拓、高橋洋和、清水隆之、堀口吾朗、相田光宏、深城英弘、増田建、大谷美沙都
    • 学会等名
      第86回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 紅色光合成細菌における硫化水素応答性転写因子SqrRによるファージ様粒子GTAを介した遺伝子伝播の制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      清水隆之、有年統真、J. Thomas Batty、増田建
    • 学会等名
      第12回日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 紅色光合成細菌におけるファージ様粒子GTAを介した遺伝子水平伝播の酸化ストレス応答性制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      有年統真、清水隆之、増田建
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 硫化水素による生理活性調節シグナル伝達機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      清水隆之、増田真二、増田建
    • 学会等名
      第85回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 生物は硫化水素を有効利用して生きている ―硫化水素・超硫黄分子代謝とその主制御機構を解明―

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0109_00076.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-01-30  

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