心血管病危険因子ホモシステインの新規作用機序と活性イオウ分子シグナルとの連関解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05107
• 研究機関: 昭和薬科大学
• 研究代表者: 石井 功 昭和薬科大学, 薬学部, 教授 (90292953)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ホモシステイン / PPAR / X線構造解析 / アミノ酸代謝 / 心血管病 / 脂質代謝

研究実績の概要

我々はすでにSurface Plasmon Resonance (SPR) assayおよびTR-FRET assayによりホモシスチンがPPARalphaの活性を阻害することを見出していたが、本年度はホモシスチンがPPARalphaタンパク質に直接作用する可能性を考えて、共結晶の作成とそのX線構造解析のための実験を開始した。本科研費により大腸菌を低温培養して増やす恒温振とう培養機、リコンビナントタンパク質を精製する低圧クロマトグラフィーシステム、そして得られた精製タンパク質を定量するための吸光度プレートリーダーを購入できたおかげで、自研究室にてPPARalphaタンパク質の精製が可能となり、さらに連携研究者である山梨大・大山拓次准教授によるタンパク質精製、結晶化、結晶構造解析における多大なサポートを得て、全くゼロからの作業からスタートし様々な結晶化方法を検討の末、一部のPPARalpha結晶を得ることに成功した。そして一部の大きな結晶については、播磨Spring8のでのX線構造解析を終了し、その構造を明らかにすることができた。そのうちの一部結晶は、過去に報告されている全てのPPARalpha結晶構造よりも高解像度での解析に成功している。今までPPARalphaについては、他のPPARサブタイプに比べてリガンド（アゴニストあるいはアンタゴニスト）との共結晶の解析が遅れていたが（おそらく結晶化が難しいため）、我々が行ったSoaking法を利用すれば、今まで難しかったPPARalphaリガンドとの結晶化も可能になることが期待される。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

全くゼロから新規実験からスタートし、様々な結晶化方法を検討の末、一部のPPARalpha結晶を得ることに成功した。そして一部結晶については、播磨Spring8のでのX線構造解析を終了することができた。

今後の研究の推進方策

今後は、共結晶あるいはSoaking法により、各種PPARリガンドとの共結晶を作成し、Ｘ線構造解析を行う。各アゴニスト結合型PPAR活性化フォームに対して、ホモシスチンがどのようにアプローチし、活性化阻害に至るかを明らかにする。

研究成果

• [国際共同研究] Friedrich-Alexander University/Charite Campus Virchow/Erlangen University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Friedrich-Alexander University/Charite Campus Virchow/Erlangen University
  • 他の機関数: 5
• [国際共同研究] University of Exeter(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Exeter
• [国際共同研究] Universite Paris Descartes(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Universite Paris Descartes
• [国際共同研究] Washington State University/University of Michigan, Ann Arbor(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington State University/University of Michigan, Ann Arbor
• [国際共同研究] Kyungpook National University/Korea Institute of Radiol and Med Sci(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Kyungpook National University/Korea Institute of Radiol and Med Sci
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 3
• [雑誌論文] Reactive sulfur species regulate tRNA methylthiolation and contribute to insulin secretion. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Wei FY, Watanabe S, Hirayama M, Ohuchi Y, Fujimura A, Kaitsuka T, Ishii I, Sawa T, Nakayama H, Akaike T, Tomizawa K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 45 ページ: 435-445
  • DOI: 10.1093/nar/gkw745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). (2016)
  • 著者名/発表者名: Klionsky DJ et al.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 12 ページ: 1-222
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Improved tag-switch method reveals that thioredoxin acts as depersulfidase and controls the intracellular levels of protein persulfidation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wedmann R, Onderka C, Wei S, Szijarto IA, Miljkovic JL, Mitrovic A, Lange M, Savitsky S, Yadav PK, Torregrossa R, Harrer EG, Harrer T, Ishii I, Gollasch M, Wood ME, Galardon E, Xian M, Whiteman M, Banerjee R, Filipovic MR.
  • 雑誌名: Chem Sci 巻: 7 ページ: 3414-3426
  • DOI: 10.1039/C5SC04818D
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Blockade of sphingosine 1-phosphate receptor 2 signaling attenuates high-fat diet-induced adipocyte hypertrophy and systemic glucose intolerance in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitada Y, Kajita K, Taguchi K, Mori I, Yamauchi M, Ikeda T, Kawashima M, Asano M, Kajita T, Ishizuka T, Banno Y, Kojima I, Chun J, Kamata S, Ishii I, Morita H.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 157 ページ: 1839-1851
  • DOI: 10.1210/en.2015-1768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of cystathionine gamma-lyase in immediate renal impairment and inflammatory response in acute ischemic kidney injury. (2016)
  • 著者名/発表者名: Marko L, Szijarto IA, Filipovic MR, Kassmann M, Balogh A, Park JK, Przybyl L, N'Diaye G, Kramer S, Anders J, Ishii I, Muller DN, Gollasch M.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 27517
  • DOI: 10.1038/srep27517
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immobilization of the gas signaling molecule H2S by radioisotopes: detection, quantification, and in vivo imaging. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sarkar S, Ha YS, Soni N, An GI, Lee W, Kim MH, Huynh PT, Ahn H, Bhatt N, Lee YJ, Kim JY, Park KM, Ishii I, Kang SG, Yoo J.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 55 ページ: 9365-9370
  • DOI: 10.1002/anie.201603813
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cystathionine-gamma-lyase gene deletion protects mice against inflammation and liver sieve injury following polymicrobial sepsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaddam RR, Fraser R, Badiei A, Chambers S, Cogger VC, Le Couteur DG, Ishii I, Bhatia M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0160521
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0160521
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 親電子物質からの生体防御におけるトランススルフレーション酵素(CBS・CTH)の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井 功
  • 学会等名: フォーラム2016衛生薬学・環境トキシコロジー
  • 発表場所: 昭和大学（東京都 品川区）
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Possible roles of H2S/RSS and homocysteine in the redox signaling via electrophiles. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii I
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic applications of NO
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dietary deprivation of each proteinogenic amino acid induces altered systemic adaptive responses in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamata S, Yamamoto J, Kamijo K, Ochiai T, Morita T, Yoshitomi Y, Hagiya Y, Kubota M, Ohkubo R, Karube K, Kasahara T, Ishii I.
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic applications of NO
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • 年月日: 2016-05-21 – 2016-05-21
  • 国際学会
• [学会発表] Dietary deprivation of each essential amino acid induces differential systemic adaptive responses in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamata S, Yamamoto J, Karube K, Ohkubo R, Kasahara T, Ishii I.
  • 学会等名: Experimental Biology 2016
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-04-04 – 2016-04-04
  • 国際学会