内因性硫化水素イオンによるオートファジー制御とその生理機能の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24590527
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤井 重元 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (00325333)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 硫化水素 / オートファジー / 感染防御 / 細菌 / 病原性

研究実績の概要

本研究では、近年、生理的なシグナルとして注目されている硫化水素関連物質の機能について、細胞の恒常性維持に重要な役割を果たしているオートファジーの制御に焦点をあて、その分子機構の解明に向けた解析を行ってきた。本年度は、細菌感染防御に働くオートファジーに対して、細菌（サルモネラ、Salmonella Typhimurium）が産生する硫化水素が与える影響について、硫化水素産生欠損サルモネラを用いて解析を行った。S. Typhimuriumの主要な硫化水素産生酵素であるチオ硫酸還元酵素（Phs）および亜硫酸還元酵素（Asr）を単独、あるいは両方を欠損した菌株を作製し、培養マクロファージに感染させ、オートファジーの誘導と細胞内での菌の増殖を調べた。その結果、野生型S. Typhimuriumに比べ、各種硫化水素産生酵素欠損株では、著明にオートファジー誘導が増強するとともに細胞内での菌の増殖が有意に低下しており、硫化水素が本菌の感染細胞内での生存・増殖に寄与していることが示唆された。また、オートファジーの制御に関わる硫化水素関連物質について詳細な解析をおこなった結果、システインのチオール基に過剰にイオウ原子が付加したシステインパースルフィドをはじめとする活性ポリスルフィドが重要な役割を果たしていることが分かった。システインパースルフィドは哺乳類細胞のシステイン代謝に関わる酵素であるシスタチオニン beta-シンターゼやシスタチオニン gamma-リアーゼの作用で産生されており、細菌および宿主細胞から産生される活性ポリスルフィドがオートファジーの制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] RSSによる抗酸化・レドックスシグナル制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、藤井重元、赤池孝章.
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 354-357
• [雑誌論文] Promotion of atherosclerosis by Helicobacter cinaedi infection that involves macrophage-driven proinflammatory responses (2014)
  • 著者名/発表者名: Khan S, Rahman HN, Okamoto T, Matsunaga T, Fujiwara Y, Sawa T, Yoshitake J, Ono K, Ahmed KA, Rahaman MM, Oyama K, Takeya M, Ida T, Kawamura Y, Fujii S, Akaike T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 4680
  • DOI: 10.1038/srep04680
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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 NO, Xian M, Fukuto JM, 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] Clinical and bacteriological characteristics of Helicobacter cinaedi infection (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Y, Tomida J, Morita Y, Fujii S, Okamoto T, Akaike T.
  • 雑誌名: J Infect Chemother 巻: 20 ページ: 517-526
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2014.06.007
  • 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: 104-109
• [雑誌論文] フリーラジカル制御系：硫化水素・活性イオウ分子と炎症 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、井田智章、澤 智裕、赤池孝章.
  • 雑誌名: 実験医学増刊号 巻: 32 ページ: 2803-2809
• [学会発表] タンパク質S-グアニル化を介したオートファジー誘導と細菌感染防御における役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、松永哲郎、井田智章、澤 智裕、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（岐阜市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPによるオートファジー誘導を介した感染防御機構と細菌由来硫化水素による抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、松永哲郎、赤司壮一郎、ジョン ミンキョン、伊藤千秋、井田智章、澤 智裕、有本博一、赤池孝章.
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] タンパク質ポリサルファー化による酸化ストレス・レドックスシグナル制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、井田智章、居原 秀、笠松真吾、ジョン ミンギョン、赤司壮一郎、松永哲郎、津々木博康、澤 智裕、本橋ほづみ、熊谷嘉人、赤池孝章.
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「新規シグナル伝達分子とその生理学的可能性」
  • 発表場所: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構NIPS 生理学研究所１階大会議室（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPによるcGMP依存性プロテインキナーゼの持続的活性化とエンドトキシンショック病態への関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、K. A. Ahmed、小野勝彦、井田智章、澤 智裕、赤池孝章.
  • 学会等名: 第67回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 同志社大学今出川キャンパス良心館（京都市上京区）
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPによるオートファジーの誘導と細菌感染防御における役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、伊藤千秋、松永哲郎、野澤孝志、齋藤洋平、井田智章、澤 智裕、中川一路、有本博一、赤池孝章.
  • 学会等名: 第68回日本細菌学会東北支部総会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [学会発表] Nested PCR 法による健常者における新興感染症菌 Helicobacter cinaedi 感染のスクリーニング (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、小山耕太、松永哲郎、澤 智裕、岡本竜哉、河村好章、赤池孝章.
  • 学会等名: 第25回日本生体防御学会学術総会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [学会発表] 8-ニトロ-cGMPによるオートファジーの誘導機構と細菌感染防御における役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤千秋、松永哲郎、藤井重元、野澤孝志、齋藤洋平、井田智章、澤 智裕、中川一路、有本博一、赤池孝章.
  • 学会等名: 第46回レンサ球菌研究会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生キャンパス内フードサイエンス棟中島董一郎記念ホール（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-06-27 – 2014-06-28
• [学会発表] 8-Nitro-cGMP-mediated autophagy in host defense and its regulation by hydrogen sufide produced by bacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigemoto Fujii, Shahzada Khan, Tomoaki Ida, Tomohiro Sawa, Tetsuro Matsunaga, Takaaki Akaike.
  • 学会等名: 8th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Application of Nitric Oxide
  • 発表場所: Renaissance Cleveland Hotel (Cleveland, OH, USA)
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-20
• [学会発表] 細菌の新しいシグナル伝達物質8-ニトロ-cGMPの同定と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井重元、松永哲郎、井田智章、Jung Minkyung、赤司壮一郎、津々木博康、居原 秀、澤 智裕、赤池孝章.
  • 学会等名: 第14回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: ホテルニューオータニ佐賀（佐賀市）
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
• [学会発表] H-RasのS-グアニル化を介したオートファジーのレドックス制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上博文、藤井重元、西田基宏、井田智章、澤 智裕、赤池孝章.
  • 学会等名: 第14回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: ホテルニューオータニ佐賀（佐賀市）
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
• [備考] 東北大学大学院医学系研究科 環境保健医学分野ホームページ
  • URL: http://www.toxicosci.med.tohoku.ac.jp/