活性イオウ分子による生体内システイン－ポリスルフィド形成と活性酸素シグナル

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25253020
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 赤池 孝章 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798)
• 研究分担者: 澤 智裕 熊本大学, 生命科学研究部, 教授 (30284756) ; 井田 智章 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70570406)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: メタボロミクス / プロテオミクス / 活性酸素 / シグナル伝達 / レドックス

研究実績の概要

本研究では、最近我々が細胞内生成を明らかにしたシステインパースルフィドをはじめとした活性ポリスルフィドの生理機能を明らかにするために、活性酸素シグナルのユニークなレドックスシグナル記号（コード）として機能する「システイン―ポリスルフィド・コード」の司る活性酸素シグナル伝達機構を解明することを目的としている。本年度は、細胞内活性イオウ分子種の蛍光イメージング解析とポリスルフィド化タンパク質を検出するポリサルファプロテオミクス法の構築を行った。活性イオウ分子種の蛍光イメージング解析では、ポリスルフィドを特異的に検出する蛍光プローブとしてSSP2およびSSP4を用いた方法を構築した。この解析システムにより、ヒト肺がんA549細胞をはじめとする各種培養細胞での解析を行い、システインパースルフィド産生酵素であるCSEに依存した蛍光強度の増加が観察された。また、蛍光イメージングの結果は、質量分析により定量したポリサルファレベルと相関することも確認された。ポリサルファプロテオミクスの構築では、ポリサルファ化タンパク質を特異的に検出するシアノ（CN）化ビオチンを用いたTag-Switch-Tag法を開発した。２次元電気泳動と本検出法によるA549細胞ライセートの解析では、40種類以上のポリサルファ化タンパク質を同定した。システイン-ポリスルフィド・コード解明のために、ポリサルファ化システイン残基の同定や酸化ストレスによる変動などさらに詳細な解析をすすめる予定である。

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

予定していた活性イオウ分子種のイメージング解析とポリサルファプロテオミクスの構築をおこない、様々な試料を用いた解析を通して、計画していた以上の成果を得ることができたと考えられる。

今後の研究の推進方策

これまでのところ、ほぼ当初の研究計画に沿った成果が得られており、計画変更を要するような研究上の問題はない。本年度までの成果を踏まえながら、今後も当初の計画どおりに研究を推進していく。

研究成果

• [雑誌論文] Mesenchymal stem cells correct inappropriate epithelial-mesenchyme relation in pulmonary fibrosis using stanniocalcin-1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ono M, Ohkouchi S, Kanehira M, Tode N, Kobayashi M, Ebina M, Nukiwa T, Irokawa T, Ogawa H, Akaike T, Okada Y, Kurosawa H, Kikuchi T, Ichinose M.
  • 雑誌名: Mol Ther 巻: 23 ページ: 549-560
  • DOI: 10.1038/mt.2014.217.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] H2Sの生体内生成とシグナル機能の正体：システインパースルフィドの再発見と新機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 346-348
• [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] Redox signal regulation via nNOS phosphorylation at Ser847 in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasamatsu S, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T, Ihara H.
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 459 ページ: 251-263
  • DOI: 10.1042/BJ20131262.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SIRT7 controls hepatic lipid metabolism by regulating the ubiquitin-proteasome pathway (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa T, Karim MF, Sato Y, Senokuchi T, Miyata K, Fukuda T, Go C, Tasaki M, Uchimura K, Kadomatsu T, Tian Z, Smolka C, Sawa T, Takeya M, Tomizawa K, Ando Y, Araki E, Akaike T, Braun T, Oike Y, Bober E, Yamagata K.
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 19 ページ: 712-721
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.006.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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 U S A 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] Role of 8-nitro-cGMP and its redox regulation in cardiovascular electrophilic signaling (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishida M, Toyama T, Akaike T.
  • 雑誌名: J Mol Cell Cardiol 巻: 73 ページ: 10-17
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.02.003.
  • 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] Redox chemistry and chemical biology of H2S, hydropersulfides, and derived species: implications of their possible biological activity and utility (2014)
  • 著者名/発表者名: Ono K, Akaike T, Sawa T, Kumagai Y, Wink DA, Tantillo DJ, Hobbs AJ, Nagy P, Xian M, Lin J, Fukuto JM.
  • 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] Helicobacter cinaedi meningitis: a case report and review of previous cases (2014)
  • 著者名/発表者名: Okubo H, Goto M, Sato M, Sugiyama T, Kawano M, Matsunaga T, Akaike T.
  • 雑誌名: J Neurol Sci 巻: 347 ページ: 396-397
  • DOI: 10.1016/j.jns.2014.10.011.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 活性酸素による多階層シグナル伝達機構とレドックス恒常性制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 雑誌名: Yakugaku Zasshi 巻: 134 ページ: 515-519
• [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 巻: 32 ページ: 2803-2809
• [学会発表] 細菌感染における酸化ストレスシグナル制御と感染防御論（浅川賞受賞講演） (2015)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ含有分子の再発見とその生物活性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、赤池孝章.
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市熱田区）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Redox-active cysteine polysulfide modulates NO and electrophilic protein modification (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Akaike.
  • 学会等名: The 2015 Nitric Oxide Gordon Research Conference
  • 発表場所: Four Points Sheraton / Holiday Inn Express (Ventura, CA, USA)
  • 年月日: 2015-02-15 – 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子とADH3によるホルムアルデヒド解毒代謝機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、Md. Morshedul Alam、松永哲郎、藤井重元、居原 秀、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第14回分子予防環境医学研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学医学部（大阪市阿倍野区）
  • 年月日: 2015-02-13 – 2015-02-14
• [学会発表] 炎症・酸化ストレス応答とフリーラジカル・活性酸素制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 学会等名: 第44回日本創傷治癒学会
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子種によるレドックスシグナルと酸化ストレス制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 学会等名: 第386回東北医学会例会シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学艮陵会館（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] 活性システインパーサルファイドとS-ポリチオレーションが酸化ストレスを制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、末松 誠、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、山本雅之、Ming Xian、Jon M Fukuto、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] ポリサルファ化とタンパク質レドックス制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 学会等名: レドックスシンポジウム：酸素生物学の誕生
  • 発表場所: 名古屋大学ES総合館ESホール（名古屋市千種区）
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子種による酸化ストレス制御とポリサルファーバイオロジー (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 学会等名: フォーラム2014 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 活性システインパーサルファイドによる酸化ストレス制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、藤井重元、松永哲郎、Jon M Fukuto、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] 活性イオウ分子種システインパースルフィドによる酸化ストレス制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、Ming Xian、Jon M Fukuto、赤池孝章.
  • 学会等名: 第8回レドックス・ライフイノベーション第170委員会
  • 発表場所: シーガイアコンベンションセンター（宮崎市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌の新しいシグナル伝達物：8-ニトロ-cGMPの同定と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、松永哲郎、赤司壮一郎、ジョン ミンギョン、津々木博康、藤井重元、居原 秀、澤 智裕、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] タンパク質過イオウ化：酸化ストレスの新しい制御システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章.
  • 学会等名: 第41回日本毒性学会学術年会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（神戸市中央区）
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Redox signal regulation by 8-nitro-cGMP and its metabolism involving reactive cysteine presulfide (2014)
  • 著者名/発表者名: 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: 2014-06-17 – 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolism of 8-nitro-cGMP and regulation of electrophilic signaling by reactive sulfur species (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Ida, Tomohiro Sawa, Hideshi Ihara, Yukihiro Tsuchiya, Yasuo Watanabe, Yoshito Kumagai, Hozumi Motohashi, Shigemoto Fujii, Tetsuro Matsunaga, Masayuki Yamamoto, Katsuhiko Ono, Jon M Fukuto, 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: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [学会発表] 活性システインパーサルファイドとS-ポリチオレーションが酸化ストレスとレドックスシグナルを制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、澤 智裕、居原 秀、土屋幸弘、渡邊泰男、熊谷嘉人、本橋ほづみ、藤井重元、松永哲郎、Ming Xian、Jon M Fukuto、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: 2014-05-15 – 2014-05-15
• [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/