| 研究課題/領域番号 |
20K07306
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 活性イオウ分子種 / システインパースルフィド / システインtRNA合成酵素 / システインパースルフィド合成酵素 / イオウメタボローム |
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| 研究実績の概要 |
システインパースルフィド(CysSSH)に代表される活性イオウ分子種は、生体内レドックスバランスを制御し、酸化ストレスに起因する様々な病態・疾患に対して防御的機能を発揮している。研究代表者らは翻訳のマスター酵素の一つであるシステインtRNA合成酵素(CARS)が、生体内で主要なCysSSH合成酵素(CPERS)として機能していることを見出した。本研究課題では、CARS/CPERSによるCysSSH合成制御機構を解明し、活性イオウ分子種・ポリスルフィド化タンパク質生成動態とその機能を明らかにすることを目的としている。
本年度は、遺伝子改変技術CRISPR/Cas9システムを用いて、CARS/CPERS欠損培養細胞やマウス等のバイオリソースの作成に成功し、その生体内活性イオウ分子種の生成動態を解析した。加えて、CARS/CPERSのPLP結合サイトのリジンをアラニンに置換した変異マウス(AINKマウス)の各種活性イオウ分子種生成レベルの減少を見出した。さらに、大腸菌のCARSだけでなく、他の19種のアミノアシル-tRNA合成酵素のCysSSH合成活性を各種組換えタンパク質を調製し、検討した結果、興味深いことにCARS以外にも、leucyl-tRNA合成酵素を筆頭にCysSSH合成活性に差異はあるものの、全てのアミノアシル-tRNA合成酵素がCysSSH合成活性能を有することが見出された。一方、大腸菌の組換えCARSを用いて酵素速度論的解析を行い、各基質に対する親和性を明らかにすることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画通り、遺伝子改変技術CRISPR/Cas9システムを用いて、CARS/CPERS欠損培養細胞やマウス等のバイオリソースの作成に成功し、その生体内活性イオウ分子種の生成動態を解析することに成功した。さらに、CARS/CPERSのPLP結合サイトのリジンをアラニンに置換した変異マウス(AINKマウス)の樹立に成功し、その各種活性イオウ分子種生成レベルの減少を見出した。また、大腸菌のCARSだけでなく、他の19種のアミノアシル-tRNA合成酵素のCysSSH合成活性を各種組換えタンパク質の調製に成功し、そのCPERS活性を検討した結果、CARS以外にも、leucyl-tRNA合成酵素を筆頭にCysSSH合成活性に差異はあるものの、全てのアミノアシル-tRNA合成酵素がCysSSH合成活性能を有することが見出された。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画通りに、システイン代謝関連酵素として知られるCSE(cystathionine γ-lyase)やCBS(cystathionine b-synthase), 3-MST(3-mercaptopyruvate sulfurtransferase)の三重欠損マウスからMEF細胞の樹立にし、これらのバイオリソースを活用し、活性イオウ分子生成に及ぼすCSE/CBS/3-MSTの寄与率を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の計画よりも順調に成果が得られたため。また、コロナ禍により、web開催での学会参加が多くなったため。
繰越金は、次年度に計画している遺伝子改変動物の作成や精密質量分析を用いた解析に充足し、より精度の高い解析を行う。
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