活性イオウ分子産生酵素の翻訳後修飾とその役割

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K18994
• 研究機関: 昭和薬科大学
• 研究代表者: 土屋 幸弘 昭和薬科大学, 薬学部, 講師 (30455406)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 活性イオウ分子 / 翻訳後修飾

研究実績の概要

活性イオウ分子は生体内に豊富に存在し、タンパク質をS-ポリチオール化修飾することでその活性を制御するなど様々な働きをもつ。シスタチオニンβ-シンターゼ(CBS)及びシスタチオニンγ-リアーゼ(CSE)は活性イオウ分子産生酵素として注目されているが、それ自身の翻訳後修飾に着目した研究はほぼない。よってCBS、CSEの翻訳後修飾に着目し研究を行った。
CBSはその活性に影響を与えるリン酸化修飾の探索を行った。CBSのあるセリン残基のアラニン及びアスパラギン酸置換体を作製しその活性を測定したところ活性は認められなかった。よってこのセリン残基はCBS活性に大きく影響を及ぼすことが判明し、この残基のリン酸化修飾がCBS活性を制御するものであると考えられる。よってCBSリン酸化部位特異的抗体の作製を行い、様々な刺激を加えた細胞をサンプルとし抗体の反応性を利用してCBSリン酸化修飾シグナルを探索している。CSEは作成した全てのシステイン残基のバリン置換体のうち２つに着目し検討を行った。これらの置換体について硫化水素検出プローブ及び活性イオウ分子検出プローブを用い検討したところ、１つの置換体は両プローブで活性が認められないのに対し、一方の置換体は硫化水素検出プローブでは活性が認められないが活性イオウ分子検出プローブでは活性が認められた。CSEの翻訳後修飾では、S-ニトリシル化修飾について検討したところ、NOドナー依存的な活性制御を確認した。S-ポリチオール化修飾について、プルダウン法により活性イオウ分子ドナー依存的な活性制御を確認した。合わせてCBS、CSEの恒常発現細胞を樹立しその影響について検討を行っている。
これらの結果はCBS、CSEの翻訳後修飾による制御の可能性を具体的に示した新たな知見である。また解析に有能な方法及びツールを開発しており今後の展開が期待されるものである。

研究成果

• [雑誌論文] 1,4-Naphthoquinone activates the HSP90/HSF1 pathway through the S-arylation of HSP90 in A431 cells: Negative regulation of the redox signal transduction pathway by persulfides/polysulfides. (2017)
  • 著者名/発表者名: Abiko Y., Sha L., Shinkai Y., Unoki T., Luong N. C., Tsuchiya Y., Watanabe Y., Hirose R., Akaike T., Kumagai Y.
  • 雑誌名: Free radical biology & medicine 巻: 104 ページ: 118-128
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.12.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery and Mechanistic Characterization of Selective Inhibitors of H2S-producing Enzyme: 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase (3MST) Targeting Active-site Cysteine Persulfide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka K., Sasakura K., Suwanai Y., Toma-Fukai S., Shimamoto K., Takano Y., Shibuya N., Terai T., Komatsu T., Ueno T., Ogasawara Y., Tsuchiya Y., Watanabe Y., Kimura H., Wang C., Uchiyama M., Kojima H., Okabe T., Urano Y., Shimizu T., Nagano T.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 ページ: 40227
  • DOI: 10.1038/srep40227
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 活性イオウ分子種の新しい解析法の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: Abdul Hamid Hisyam、井田智章、笠松真吾、居原秀、土屋幸弘、渡邊泰男、澤智裕、藤井重元、赤池孝章
  • 学会等名: 第８９回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター・東北大学川内北キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [学会発表] Development of a new detection system of reactive sulfur species (2016)
  • 著者名/発表者名: Hisyam Abdul Hamid, Tomoaki Ida, Shingo Kasamatsu, Hideshi Ihara, Yukihiro Tsuchiya, Yasuo Watanabe, Tomohiro Sawa, Shigemoto Fujii, Takaaki Akaike
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide The 16th Annual Scientific Meeting of the Nitric Oxide Society of Japan
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-05-20 – 2016-05-22
  • 国際学会