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親電子修飾の制御に働く新奇求核分子としての硫化水素

公募研究

研究領域活性酸素のシグナル伝達機能
研究課題/領域番号 23117703
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関筑波大学

研究代表者

熊谷 嘉人  筑波大学, 医学医療系, 教授 (00250100)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012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)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードメチル水銀 / S-水銀化 / 硫化水素 / CBS / CSE / 毒性防御 / 親電子物質 / 翻訳後修飾 / 解毒
研究実績の概要

メチル水銀(MeHg)は血液脳関門を通過して中枢神経障害を呈する環境中親電子リガンドである。その毒性発現として、タンパク質のシステイン残基を介した化学修飾(S-水銀化)が知られているが、本親電子リガンドはGSHのような求核低分子と共有結合することで不活性化される。ところで、生体内では主にシスタチオニンβ-合成酵素(CBS)およびシスタチオニンγ-切断酵素(CSE)から硫化水素(H2S)が産生されている。我々はH2SのpKa値が6.76であることから、生理的条件下ではその81%がHS-の形で存在するために、MeHgのチオール基付加反応を介してその解毒に重要な役割を担っていると考えた。我々はCBSの酵素反応系およびMeHgに曝露した細胞および個体試料中より、代謝物として(MeHg)2Sを同定した。(MeHg)2SはMeHgとは異なり、タンパク質のS-水銀化や毒性を殆ど呈さないことからMeHgの新奇解毒代謝物であることが考えられた。また、個体レベルでの MeHgの有害作用におけるCSEの役割について検討した結果、MeHg投与野生型マウスの脳、心臓および肝臓中で観察された(MeHg)2S産生は、CSE欠損マウスのそれぞれの臓器中から殆ど検出されなかった。また、MeHg (5 mg/kg、12日間)を経口投与した野生型マウスでは致死効果および異常行動は見られないのに対して、CSE欠損マウスではMeHg投与開始14日後に全ての動物で全身性の振戦を呈し、本投与開始21日後には全て死亡した。MeHg投与16日後において、野生型マウスの脳では小脳プルキンエ細胞の異常は全く観察されなかったが、CSE欠損マウスでは複数のプルキンエ細胞変性が認められた。以上より、CSEは個体レベルにおいてMeHg毒性発現の抑制因子として重要な役割を担っていることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] S-Mercuration of rat sorbitol dehydrogenase by methylmercury causes its aggregation and the release of the zinc ion from the active site2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Kanda, Takashi Toyama, Azusa Shinohara-Kanda, Akihiro Iwamatsu, Yasuhiro Shinkai, Toshiyuki Kaji, Makoto Kikushima, Yoshito Kumagai
    • 雑誌名

      Achieves of Toxicology

      巻: 86 号: 11 ページ: 1693-1702

    • DOI

      10.1007/s00204-012-0893-4

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen sulfide anion regulates redox signaling via electrophile sulfhydration.2012

    • 著者名/発表者名
      Nishida M., et al
    • 雑誌名

      Nature Chen. Biol.

      巻: 8 号: 8 ページ: 714-724

    • DOI

      10.1038/nchembio.1018

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 環境中親電子リガンドの細胞内侵入とそれに伴うシグナル伝達の模倣および攪乱.2012

    • 著者名/発表者名
      熊谷嘉人
    • 雑誌名

      実験医学「活性酸素・ガス状分子による恒常性制御と疾患」

      巻: 30 ページ: 70-75

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Methionine excess in diet induces acute lethal hepatitis in mice lacking cystathionine gamma-lyase, an animal model of cystathioninuria.2012

    • 著者名/発表者名
      Yamada H, Akahoshi N, Kamata S, Hagiya Y, Hishiki T, Nagahata Y, Matsuura T, Takano N, Mori M, Ishizaki Y, Izumi T, Kumagai Y, Kasahara T, Suematsu M, Ishii I
    • 雑誌名

      Free Radic Biol Med

      巻: 52 号: 9 ページ: 1716-1726

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2012.02.033

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The chemical biology of naphthoquinones and its environmental implications2012

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Y
    • 雑誌名

      Annual Review of Pharmacology and Toxicology

      巻: 52 号: 1 ページ: 221-247

    • DOI

      10.1146/annurev-pharmtox-010611-134517

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detoxification of methylmercury by hydrogen sulfide-producing enzyme in Mammalian cells2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshida E, Toyama T (equalcontributor), Shinkai Y, Sawa T, Akaike T, Kumagai Y
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 24 号: 10 ページ: 1633-1635

    • DOI

      10.1021/tx200394g

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase as a quinone reductase in the suppression of 1,2-naphthoquinone protein adduct formation2011

    • 著者名/発表者名
      Miura T
    • 雑誌名

      Free Radical Biology & Medicine

      巻: 51 号: 11 ページ: 2082-2089

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2011.09.008

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GSH-mediated S-transarylation of a quinone glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase conjugate2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Miura
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 24 号: 11 ページ: 1836-1844

    • DOI

      10.1021/tx200025y

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] パーキンソン病関連脳内在性テトラヒドロイソキノリン誘導体のUCH-L1に対する結合とその影響.2013

    • 著者名/発表者名
      Raluca CONTUl
    • 学会等名
      日本薬学会第133年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀によって惹起される神経細胞死における小胞体ストレスの関与.2013

    • 著者名/発表者名
      牧野堅人
    • 学会等名
      日本薬学会第133年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 硫化水素産生酵素シスタチオニンβシンターゼによる細胞内親電子シグナル制御.2012

    • 著者名/発表者名
      新開泰弘
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2012-12-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シスタチオニンβシンターゼに由来するH2S/HS-は細胞内親電子シグナルを制御する.2012

    • 著者名/発表者名
      新開泰弘
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] マウス初代肝細胞における環境中親電子リガンド1,2-ナフトキノンのグルタチオン抱合体の意外な細胞内運命.2012

    • 著者名/発表者名
      掛橋秀直
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀のS-水銀化を介したPI3K/Akt/CREBシグナル伝達の模倣および撹乱.2012

    • 著者名/発表者名
      外山喬士
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀のグルタチオン結合体によるタンパク質のS-トランス水銀化の実態解明.2012

    • 著者名/発表者名
      吉田映子
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀の標的タンパク質の探索:S-水銀化を介したUCH-L1の機能破綻とそれに伴う細胞内モノユビキチン量の変動.2012

    • 著者名/発表者名
      片山祐子
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Glutathione releases S-arylation of ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase L1 by 1,2-naphthoquinone; evidence for S-transarylation reaction.2012

    • 著者名/発表者名
      Toyama T
    • 学会等名
      The 6th International Congress of Asian Society of Toxicology
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Bismethylmercury sulfide as a novel detoxificated metabolite of methylmercury in mammalian cells.2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshida E
    • 学会等名
      The 6th International Congress of Asian Society of Toxicology
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀によるタンパク質のS-水銀化とそれに伴う機能破綻.2012

    • 著者名/発表者名
      神田洋紀
    • 学会等名
      第39回日本毒性学会学術年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] グルタチオンは1,2-NQによる UCH-L1の化学修飾をS-トランスアリール化により解除する.2012

    • 著者名/発表者名
      外山喬士
    • 学会等名
      第39回日本毒性学会学術年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 重金属毒性に対する防御応答システムを担うKeap1-Nrf2系.2012

    • 著者名/発表者名
      新開泰弘
    • 学会等名
      第39回日本毒性学会学術年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Negative regulation of CBS to generate hydrogen sulfide on activation of an electrophilic signaling in human epithelial A431 cells.2012

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Y.
    • 学会等名
      The 33rd Naito Conference on Oxygen, Oxidative Stress and Diseases
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2012-06-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxygen-mediated secondary electrophilic modification of Keap1 associated with Nrf2 activation by 1,2-NQ-SH adduct during interaction of 1,2-NQ with hydrogen sulfide.2012

    • 著者名/発表者名
      Shinkai Y
    • 学会等名
      The 33rd Naito Conference on Oxygen, Oxidative Stress and Diseases
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2012-06-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メチル水銀の解毒防御因子としての硫化水素2011

    • 著者名/発表者名
      吉田映子、外山喬士、新開泰弘、熊谷嘉人
    • 学会等名
      メタロチオネインおよびメタルバイオサイエンス研究会
    • 発表場所
      愛知県
    • 年月日
      2011-12-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質と共有結合する薬毒物の生体反応とそれに対する細胞の防御戦略2011

    • 著者名/発表者名
      熊谷嘉人
    • 学会等名
      安全性評価研究会セミナー
    • 発表場所
      東京都(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類における硫化水素産生酵素が係わるメチル水銀の新奇解毒代謝物(MeHg)2S2011

    • 著者名/発表者名
      吉田映子、外山喬士、新開泰弘、熊谷嘉人
    • 学会等名
      衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      石川県
    • 年月日
      2011-10-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Detoxification of an environmental electrophile by hydrogen sulfide : a function as a nucleophilic molecule2011

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Y
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都府(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 環境中親電子物質の活性制御を担う硫化水素2011

    • 著者名/発表者名
      熊谷嘉人
    • 学会等名
      第64回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      北海道(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質の親電子修飾の制御に働く新奇求核分子としての硫化水素2011

    • 著者名/発表者名
      熊谷嘉人
    • 学会等名
      第11回日本NO学会学術集会
    • 発表場所
      東京都(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 環境生物学研究室

    • URL

      http://www.md.tsukuba.ac.jp/environmental_medicine/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.md.tsukuba.ac.jp/environmental_medicine/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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