内因性親電子物質を介するレドックスシグナル伝達の制御メカニズム

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24390082
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 澤 智裕 熊本大学, 生命科学研究部, 教授 (30284756)
• 研究分担者: 赤池 孝章 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20231798)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: シグナル伝達 / 酸化ストレス / レドックス / 活性酸素 / 親電子

研究実績の概要

活性酸素は生体内のエネルギー代謝（呼吸鎖）や感染防御過程において発生する一連の反応性分子種である。これまで活性酸素は酸素毒性の要因となる有害物質として取り扱われてきたが、近年になり、活性酸素が細胞内シグナル制御をはじめとする多彩な生理活性を持つことが明らかとなってきた。さらに我々は最近、活性酸素の作用を負に調節する制御因子の探索を行う中で、システイン代謝に関わる酵素であるcystathionine β-synthase (CBS)とcystathionine γ-lyase (CSE)が活性酸素シグナルの制御に密接に関わることを発見した。本研究において、CBSやCSEによる活性酸素シグナルの制御機構を解析した結果、両酵素がシステインの酸化型２量体であるシスチンを基質として、システインチオール基（Cys-SH）にさらに過剰なイオウ原子が付加したシステインパースルフィド（Cys-SSH）を生成していることを発見した。そこで、タンデム質量分析法に当該分子のケミカルライブラリーを用いた網羅的な同定・解析システムを構築してより詳細に解析したところ、驚くべきことに、生体内には、システインのみならず、ホモシステイン、グルタチオン、さらにはタンパク質システイン側鎖など様々な分子様態でパースルフィドが存在することや、その細胞内濃度がサブミリモーラーで豊富に存在すること、また付加するイオウ原子が複数あるもの（Cys-S(S)nH；ポリスルフィド）も存在することが明らかとなった。これらの結果は、細胞内におけるパースルフィドの存在を、分子種・濃度レベルで明らかにした初めてのものであるとともに、酸化ストレスの極めて重要な制御分子であることを示しており、今後のさらなる検討が期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 細菌の硫化水素・RSSの代謝シグナル制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 津々木博康、小野勝彦、澤 智裕
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 392-395
• [雑誌論文] Reactive cysteine persulfides and S-polythiolation regulate oxidative stress and redox signaling. (2014)
  • 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: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111 ページ: 7606-7611
  • DOI: 10.1073/pnas.1321232111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The redox chemistry and chemical biology of H2S, hydropersulfides and derivaed species: implications to their possible biological activity and utility. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ono, K., Akaike T., Sawa, T., Kumagai, Y., Wink, D. A., Tantillo, D. J., Hobbs, A. J., Nagy, P., Xian, M., Lin, J., Fukuto, J.
  • 雑誌名: Free Radic. Biol. Med. 巻: 77 ページ: 82-94
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.09.007.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 活性酸素と炎症 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、赤池孝章、澤 智裕、藤井重元．
  • 雑誌名: 感染・炎症・免疫 巻: 44 ページ: 16-21
• [学会発表] Persistent activation of protein kinase G via protein S-guanylation: Implication for endotoxin shock. (2015)
  • 著者名/発表者名: 澤 智裕、小野勝彦、Ahtesham Ahmed、津々木博康、井田智章、藤井重元、赤池孝章．
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部微生物学分野ホームページ
  • URL: http://kumadai-bisei.com/