2022 年度研究成果報告書

イオウ代謝・呼吸システムの機能解明：ゲノム編集とエネルギー代謝解析

研究課題

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研究課題/領域番号	19K07341
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分48040:医化学関連
研究機関	東北大学
研究代表者	守田匡伸東北大学, 医学系研究科, 講師 (10519094)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	硫黄代謝 / エネルギー代謝 / ゲノム編集 / ミトコンドリア
研究成果の概要	アミノアシルtRNA酵素の一つであるシステイニルtRNA合成酵素（CARS）によって、ミトコンドリアにおいてシステインから合成されるイオウ代謝物が産生され、エネルギー代謝に関与することが示唆されている。応募者はこれらイオウ代謝に関連する酵素群の遺伝子改変マウスを作製したところ胎生致死や短命などの表現型を示すことを見出した。このことからイオウ代謝酵素群はエネルギー代謝を調整することで発生時から成体での恒常性維持まで重要な役割を担っていると示唆される。今回応募者はイオウ代謝関連酵素群のゲノム編集マウスおよび線虫を作製・解析し、イオウ代謝の生体内における機能を分子レベルでのメカニズムを明らかにした。
自由記述の分野	分子生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	ミトコンドリアにおいてシステインから合成されるイオウ代謝物(パースルフィドなど)が、アミノアシルtRNA酵素の一つであるCARS2やSQRによって産生・代謝され、エネルギー代謝に関与することが示されている。このことは、生物が酸素のみならずイオウ代謝物を利用してエネルギー代謝を営むことを意味している。本研究で明らかになったCARS2およびSQR遺伝子改変マウスの解析により、発生および寿命に関する表現型が観察された。これらの結果はCARS、SQRなどの新規イオウ代謝酵素を介したイオウ依存型エネルギー代謝機構が個体発生から成体の恒常性維持まで広く、重要な役割を担っていることを示している。