活性酸素シグナル受容体蛋白質の分子制御：蛋白質Ｓ―グアニル化プロテオミクス

2013 年度 研究成果報告書

• 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: 20117005
• 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: 東北大学 (2012-2013); 熊本大学 (2008-2011)
• 研究代表者: 赤池 孝章 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20231798)
• 研究分担者: 澤 智裕 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (30284756) ; 岩井 純夫 鹿児島大学, 農学部, 教授 (50295276) ; 居原 秀 大阪府立大学, 理学系研究科, 准教授 (60254447)
• 研究期間 (年度): 2008-11-13 – 2013-03-31
• キーワード: 活性酸素 / シグナル伝達 / プロテオミクス / 酸化ストレス / 生理活性

研究概要

8-Nitro-cGMPは、ユニークな蛋白質翻訳後修飾（S-グアニル化）により、活性酸素シグナルの２次メッセンジャーとして機能している。本研究ではS-グアニル化蛋白質を網羅的に同定できる新規プロテオミクス法を構築し、複数のS-グアニル化標的蛋白質を同定し細胞機能変化への関与を明らかにした。また、システイン代謝酵素であるcystathionine beta-synthase, cystathionine gamma-lyaseが、活性イオウ分子種の生成を介して、親電子である8-nitro-cGMPをスルヒドリル化し、S-グアニル化によるシグナルを制御していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] SIRT7 controls hepatic lipid metabolism by regulating the ubiquitin-proteasome pathway (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa T, Karim Md. F, Sato Y, Senokuchi T, Miyata K, Fukuda T, Go C, Tasaki M, Uchimura K, Kadomatsu T, Tian Z, Smolka C, Sawa T, Kakeya M, Tomizawa K, Ando Y, Araki E, Akaike T, Braun T, Oike Y, Bober E, and Yamagata K
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 9 ページ: 712-721
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] S-Guanylation proteomics for redox-based mitochondrial signaling (2014)
  • 著者名/発表者名: Rahaman MM, Sawa T, Ahtesham AK, Khan S, Inoue H, Irie A, Fujii S, and Akaike T
  • 雑誌名: Redox Signal 巻: 20 ページ: 295-307
  • DOI: 10.1089/ars.2012.4606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angiopoietin-like protein 2 accelerates carcinogenesis by activating chronic inflammation and oxidative stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoi J, Endo M, Kadomatsu T, Miyata K, Ogata A, Horiguchi H, Odagiri H, Masuda T, Fukushima S, Jinnin M, Hirakawa S, Sawa T, Akaike T, Ihn H and Oike Y
  • 雑誌名: Mol. Cancer Res 巻: 12 ページ: 239-249
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-13-0336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox signal regulation via nNOS phosphorylation at Ser847 in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasamatsu S, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T and Ihara H
  • 雑誌名: Biochem. J. 巻: 459 ページ: 251-263
  • DOI: 10.1042/BJ20131262
  • 査読あり
• [雑誌論文] S-nitrosylated α-1-acid glycoprotein kills drug-resistant bacteria and aids survival in sepsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Ishima Y, Akaike T, Sawa T, Kuroda T, Ogawa W, Watanabe H, Suenaga A, Kai T, Otagiri M, and Maruyama T
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 27 ページ: 391-398
  • DOI: 10.1096/fj.12-217794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide/soluble guanylyl cyclase signaling mediates depolarization-induced protection of rat mesencephalic dopaminergic neurons from MPP+ cytotoxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kurauchi Y, Hisatsune A, Isohama Y, Sawa T, Akaike T and Katsuki H
  • 雑誌名: Neurosci 巻: 231 ページ: 206-215
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2012.11.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrated cyclic GMP modulates guard cell signaling in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Joudoi T, Hatakeyama T, Maeda T, Akaike T, Sawa T and Iwai S
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 558-571
  • DOI: 10.1105/tpc.112.105049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent probes for live cell imaging of endogenous guanine nitration (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Ito C, Fujii S, Sawa T, Akaike T and Arimoto H
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 14 ページ: 1068-1071
  • DOI: 10.1002/cbic.201300129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous nitrated nucleotide is a key mediator of autophagy and innate defense against bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Saito Y, Nozawa T, Fujii S, Sawa T, Inoue H, Matsunaga T, Khan S, Akashi S, Hashimoto R, Aikawa C, Takahashi E, Sagara H, Komatsu M, Tanaka K, Akaike T, Nakagawa I. and Arimoto H
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 52 ページ: 794-804
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.10.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox signaling by 8-nitro-cyclic guanosine monophosphate : nitric oxide- and reactive oxygen species-derived electrophilic messenger Antioxid (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii S and Akaike T
  • 雑誌名: Redox Signal 巻: 19 ページ: 1236-1246
  • DOI: 10.1089/ars.2012.4606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of redox signaling by an electrophilic cyclic nucleotide (2013)
  • 著者名/発表者名: Akaike T, Nishida M. and Fujii S
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 153 ページ: 131-138
  • DOI: 10.1093/jb/mvs145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation, signaling functions, and metabolisms of nitrated cyclic nucleotide (2013)
  • 著者名/発表者名: Sawa T, Ihara H, Ida T, Fujii S, Nishida M and Akaike T
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 34 ページ: 10-18
  • DOI: 10.1016/j.niox.2013.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide promotes recycling of 8-nitro-cGMP, a cytoprotective mediator, into intact cGMP in cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Sawa T, Yoshitake J, Ito C, Fujii S, Akaike T, and Arimoto H
  • 雑誌名: Mol. Biosyst 巻: 8 ページ: 2909-2915
  • DOI: 10.1039/c2mb25189b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation by mitochondrial superoxide and NADPH oxidase of cell formation of nitrated cyclic GMP : potential implications for ROS signaling (2012)
  • 著者名/発表者名: Ahmed KA, Sawa T, Ihara H, Kasamatsu S, Yoshitake J, Okamoto T, Fujii S, and Akaike T
  • 雑誌名: Biochem. J. 巻: 441 ページ: 719-730
  • DOI: 10.1042/BJ20111130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anks4b, a novel target of HNF4α interacts with GRP78 and regulates endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis in pancreatic β-cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Hatta M, Karim MF, Sawa T, Wei F-Y, Sato S, Magnuson MA, Gonzalez FJ, Tomizawa K, Akaike T, Yoshizawa T, and Yamagata K
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 287 ページ: 23236-23245
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.368779
  • 査読あり
• [雑誌論文] S-Guanylation of human serum albumin is a unique posttranslational modification and results in a novel class of antibacterial agents (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Hoshino H, Shinagawa T, Watanabe K, Akaike T, Sawa T, Kragh-Hansen U, Kai T, Watanabe H, Maruyama T, and Otagiri M
  • 雑誌名: J. Pharm. Sci 巻: 101 ページ: 3222-3229
  • DOI: 10.1002/jps.23143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Keap1 degradation by autophagy for the maintenance of redox homeostasis (2012)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Fujikawa N, Komatsu M, Ishii T, Unno M, Akaike T, Motohashi H, and Yamamoto M
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 109 ページ: 13561-13566
  • DOI: 10.1073/pnas.1121572109
  • 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, Sawa T, Kitajima N, Ono K, Inoue H, Ihara H, Motohashi H, Yamamoto M, Suematsu M, Kurose H, van der Vliet A, Freeman BA, Shibata T, Uchida K, Kumagai Y, and Akaike T
  • 雑誌名: Nature Chem. Biol 巻: 8 ページ: 714-724
  • DOI: 10.1038/nchembio.1018
  • 査読あり
• [雑誌論文] HGF-mediated inhibition of oxidative stress by 8-nitro-cGMP in high glucose-treated rat mesangial cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Guoguo S, Akaike T, Tao J, Qi C, Nong Z, and Hui L
  • 雑誌名: Free Radic. Res 巻: 46 ページ: 1238-1248
  • DOI: 10.3109/10715762.2012.701292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Midbrain dopaminergic neurons utilize nitric oxide/cyclic GMP signaling to recruit ERK that links retinoic acid receptor stimulation to up-regulation of BDNF (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurauchi Y, Hisatsune A, Isohama Y, Sawa T, Akaike T, Shudo K, and Katsuki H
  • 雑誌名: J. Neurochem 巻: 116 ページ: 323-333
  • DOI: 10.1111/j.1471-4159.2010.06916.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vascular responses to 8-nitro-cyclic GMP in nondiabetic and diabetic mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokutomi Y, Kataoka K, Yamamoto E, Nakamura T, Hisato F, Nako H, Toyama K, Dong YF, Ahmed KA, Sawa T, Akaike T, and Kim-Mitsuyama S
  • 雑誌名: Br. J. Pharmacol 巻: 162 ページ: 1884-1893
  • DOI: 10.1111/j.1476-5381.2011.01201.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methodological proof of immunochemistry for specific identification of 8-nitroguanosine 3',5'-cyclic monophosphate formed in glia cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ihara H, Ahmed KA, Ida T, Kasamatsu S, Kunieda K, Okamoto T, Sawa T, and Akaike T
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 25 ページ: 169-175
  • DOI: 10.1016/j.niox.2011.04.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detoxification of methylmercury by hydrogen sulfide-producing enzyme in mammalian cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshida E, Toyama T, Shinkai Y, Sawa T, Akaike T, Kumagai Y
  • 雑誌名: Chem. Res. Toxicol 巻: 24 ページ: 1633-1635
  • DOI: 10.1021/tx200394g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular uptake mechanisms and responses to NO transferred from mono- and poly-S-nitrosated human serum albumin (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Hoshino H, Shinagawa T, Watanabe K, Akaike T, Sawa T, Kragh-Hansen U, Kai T, Watanabe H, Maruyama T, and Otagiri M
  • 雑誌名: Free Radic. Res 巻: 45 ページ: 1196-1206
  • DOI: 10.3109/10715762.2011.606814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleotides function as endogenous chemical sensors for oxidative stress signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: Ihara H, Sawa T, Nakabeppu Y, and Akaike T
  • 雑誌名: J. Clin. Biochem. Nutr 巻: 48 ページ: 33-39
  • DOI: 10.3164/jcbn.11-003FR
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein cysteine S-guanylation and electrophilic signal transduction by endogenous nitro-nucleotides (2011)
  • 著者名/発表者名: Ahmed K A, Sawa T, and Akaike T
  • 雑誌名: Amino Acids 巻: 41 ページ: 123-130
  • DOI: 10.1007/s00726-010-0535-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antioxidant effect of a nitrated cyclic nucleotide functioning as an endogenous electrophile (2011)
  • 著者名/発表者名: Sawa T, Ihara H, and Akaike T
  • 雑誌名: Current Topics Med. Chem 巻: 11 ページ: 1854-1860
  • DOI: 10.2174/156802611796235080
  • 査読あり
• [雑誌論文] The critical role of nitric oxide signaling, via proteinS-guanylation and nitrated cyclic GMP, in the antioxidant adaptive response (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Sawa T, Ihara H, Tong KI, Ida T, Okamoto T, Ahmed KA, Ishima Y, Motohashi H, Yamamoto M, and Akaike T
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 285 ページ: 23970-23984
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.145441
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-step preparation of S-nitrosated human serum albumin with high biological activities (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Hiroyama S, Kragh-Hansen U, Maruyama T, Sawa T, Akaike T, Kai T and Otagiri M
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 23 ページ: 121-127
  • DOI: 10.1016/j.niox.2010.05.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell signaling mediated by nitrated cyclic guanine nucleotide (2010)
  • 著者名/発表者名: Akaike T, Fujii S, Sawa T, and Ihara H
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 23 ページ: 166-174
  • DOI: 10.1016/j.niox.2010.06.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of redox signaling involving chemical conjugation of protein thiols by nitric oxide and electrophiles (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawa T, Arimoto H, and Akaike T
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem 巻: 21 ページ: 1121-1129
  • DOI: 10.1021/bc900396u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoprotective function of heme oxygenase-1 induced by a nitrated cyclic nucleotide formed during murine salmonellosis (2009)
  • 著者名/発表者名: Zaki MH, Fujii S, Okamoto T, Islam S, Khan S, Ahmed KA, Sawa T, and Akaike T
  • 雑誌名: J. Immnol 巻: 182 ページ: 3746-3756
  • DOI: 10.4049/jimmunol.0803363
  • 査読あり
• [雑誌論文] S-Nitrosylated human serum albumin-mediated cytoprotective activity is enhanced by fatty acid binding (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Akaike T, Kragh-Hansen U, Hiroyama S, Sawa T, Maruyama T, Kai T, and Otagiri M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 283 ページ: 34966-34975
  • DOI: 10.1074/jbc.M807009200
  • 査読あり
• [雑誌論文] 8-Nitroguanosines as chemical probes of the proteinS-guanylation (2008)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Taguchi H, Fujii S, Sawa T, Kida E, Kabuto C, Akaike T, and Arimoto H
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 45 ページ: 5984-5986
  • DOI: 10.1039/b810771h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide regulation of MMP-9 activation and its relationship to modifications of the cysteine switch (2008)
  • 著者名/発表者名: McCarthy SM, Bove PF, Matthews DE, Akaike T, and van der Vliet A
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 47 ページ: 5832-5840
  • DOI: 10.1021/bi702496v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of NO production and 8-nitroguanosine formation by phenol-containing endocrine-disrupting chemicals in LPS-stimulated macrophages : Involvement of estrogen receptor-dependent or -independent pathways (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshitake J, Kato K, Yoshioka D, Sueishi Y, Sawa T, Akaike T, and Yoshimura T
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: 18 ページ: 223-228
  • DOI: 10.1016/j.niox.2008.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive cysteine persulfides and S-polythiolation regulate oxidative stress and redox signaling
  • 著者名/発表者名: Ida T, Sawa T, Ihara H, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Kumagai Y, Suematsu M, Motohashi H, Fujii S, Matsunaga T, Yamamoto M, Ono K, Devarie-Baez N O, Xian M, Fukuto J M, and Akaike T
  • 雑誌名: Natl. Acad. Sci. USA 巻: (in press)
  • DOI: 10.1073/pnas.1321232111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promotion of atherosclerosis by Helicobacter cinaedi infection that involves macrophage-driven proinflammatory responses
  • 著者名/発表者名: Khan S, Rahman H N A, Okamoto T, Matsunaga T, Fujiwara Y, Sawa T, Yoshitake J, Ono K, Ahmed K A, Rahaman Md M, Oyama K, Takeya M, Ida T, Kitamura Y, Fujii S, and Akaike T
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: (in press)
  • DOI: 10.1038/srep04680
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化ストレス応答とポリチオールバイオロジー (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 神奈川県川崎市
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] 酸化ストレスの新しい制御因子:活性イオウ分子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第236回宮城県立がんセンターセミナー
  • 発表場所: 宮城県名取市
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] 活性酸素シグナル制御とポリサルファバイオロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 国立がんセンターセミナー
  • 発表場所: 千葉県柏市
  • 年月日: 2013-08-09
• [学会発表] 活性酸素シグナルとオートファジー:活性酸素によるユニークな感染防御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 大阪大学微生物病研究所アドバンスセミナー
  • 発表場所: 大阪府吹田市
  • 年月日: 2013-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] Redox signaling regulation by hydrogen sulfide (2012)
  • 著者名/発表者名: Akaike T
  • 学会等名: Joint JSPS - Karolinska Institute Symposium : Current Concepts in Regulation of Metabolism, Cell Differentiation and Function, Nobel Forum
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] Protein S-guanylation and its unique regulation mechnism involving cysteine metabolism (2011)
  • 著者名/発表者名: Akaike T
  • 学会等名: 12th International Congress on Amino Acids, Peptides and Proteins
  • 発表場所: Beijin, China
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] New NO signaling via 8-nitro-cGMP formation and protein S-guanylation (2009)
  • 著者名/発表者名: Akaike T
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Societies for Free Radical Research Australasia and Japan
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2009-12-06
• [学会発表] Protein S-guanylation induced by 8-nitro-cGMP (2008)
  • 著者名/発表者名: Akaike T
  • 学会等名: 5th International Conference Biology, Chemistry and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • 発表場所: Bregenz, Austria
  • 年月日: 2008-08-25
• [図書] Antioxidant adaptive response of malignant glioma related to resistance to antitumor treatment. Novel Therapeutic Concepts in Targeting Glioma (2012)
  • 著者名/発表者名: Sawa T. and Akaike T
  • 総ページ数: 247-262
  • 出版者: In Tech
• [図書] 一酸化窒素nitric oxide/NO. 免疫の事典 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澤 智裕, 赤池孝章
  • 総ページ数: 39
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 活性酸素reactive oxygen species (ROS). 免疫の事典 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澤 智裕, 赤池孝章
  • 総ページ数: 109
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 活性酸素のシグナル伝達機能―その生理機能の再発見と酸化ストレス研究の新展開.実験医学増刊:病態解明に迫る活性酸素シグナルと酸化ストレス (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 総ページ数: 2320-2329
  • 出版者: 羊土社
• [図書] チオール基の修飾による活性酸素のセンサー機能制御.実験医学増刊:病態解明に迫る活性酸素シグナルと酸化ストレス (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤 智裕, 有本博一, 赤池孝章
  • 総ページ数: 2341-2347
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 一酸化窒素(NO)とシグナル伝達.酸化ストレスの医学.診断と治療社(吉川敏一 監修) (2008)
  • 著者名/発表者名: 澤 智裕, 赤池孝章
  • 総ページ数: 138-146
• [備考]
  • URL: http://www.toxicosci.med.tohoku.ac.jp