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

2015 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: 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。昨年度までの研究において、細胞内ポリスルフィドの各種検出・定量法の開発を行い、活性酸素シグナルに関連した細胞内ポリスルフィドの動態の解析を行ってきた。本年度の研究では、活性イオウ分子種とセカンドメッセンジャーのセンサータンパク質連関およびタンパク質ポリスルフィド化により制御されるシグナル伝達機能の解明に向けて、ポリスルフィド化タンパク質解析法の開発およびポリスルフィド化分子機構の解析を行った。
タンパク質ポリスルフィド化を特異的かつ高感度に検出する方法としてPEG-maleimide labeling gel shift assay（PMSA）法を開発し、大腸菌発現系による組換えタンパク質や細胞内タンパク質の解析を行った結果、様々なタンパク質が各種レベルでポリスルフィド化されていることが分かった。また、タンパク質ポリスルフィド化に関連したシステインパースルフィド産生系として、これまで知られていたシスタチオニンβ-シンターゼやシスタチオニンγ-リアーゼとは異なる、翻訳に共役した新規システインパースルフィド産生系を発見した。このシステインパースルフィド産生系により多くのタンパク質が翻訳とともにポリスルフィド化を受けることが示され、タンパク質ポリスルフィド化が活性酸素シグナル制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Washington State University/Sonoma State University/University of California, Davis(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington State University/Sonoma State University/University of California, Davis
  • 他の機関数: 1
• [雑誌論文] Persistent activation of cGMP-dependent protein kinase by a nitrated cyclic nucleotide via site specific protein S-guanylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Akashi S, Ahmed KA, Sawa T, Ono K, Tsutsuki H, Burgoyne JR, Ida T, Horio E, Prysyazhna O, Oike Y, Rahaman MM, Eaton P, Fujii S, Akaike T.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 55 ページ: 751-761
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00774.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox signaling regulated by electrophiles and reactive sulfur species (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishida M, Kumagai Y, Ihara H, Fujii S, Motohashi H, Akaike T.
  • 雑誌名: J Clin Biochem Nutr 巻: 58 ページ: 91-98
  • DOI: 10.3164/jcbn.15-111.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reactive sulfur species-mediated activation of the Keap1-Nrf2 pathway by 1,2-napthoquinone through sulfenic acids formation under oxidative stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinkai Y, Abiko Y, Ida T, Miura T, Kakehashi H, Ishii I, Nishida M, Sawa T, Akaike T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Chem Res Toxicol 巻: 28 ページ: 838-847
  • DOI: 10.1021/tx500416y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of reactive persulfides in biological bismethylmercury sulfide formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Abiko Y, Yoshida E, Ishii I, Fukuto JM, Akaike T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Chem Res Toxicol 巻: 28 ページ: 1301-1306
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00101.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 8-Mercapto-cyclic GMP mediates hydrogen sulfide-induced stomatal closure in Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Honda K, Yamada N, Yoshida R, Ihara H, Sawa T, Akaike T, Iwai S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 56 ページ: 1481-1489
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv069.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hyperhomocysteinemia abrogates fasting-induced cardioprotection against ischemia/reperfusion by limiting bioavailability of hydrogen sulfide anions (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakano S, Ishii I, Shinmura K, Tamaki K, Hishiki T, Akahoshi N, Ida T, Nakanishi T, Kamata S, Kumagai Y, Akaike T, Fukuda K, Sano M, Suematsu M.
  • 雑誌名: J Mol Med (Berl) 巻: 93 ページ: 879-889
  • DOI: 10.1007/s00109-015-1271-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of sulfur adducts of N-acetyl-p-benzoquinoneimine, an electrophilic metabolite of acetaminophen in vivo: participation of reactive persulfides (2015)
  • 著者名/発表者名: Abiko Y, Ishii I, Kamata S, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Ihara H, Akaike T, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Chem Res Toxicol 巻: 28 ページ: 1796-1802
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00245.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 8-Nitro-cGMP enhances SNARE complex formation through S-guanylation of Cys90 in SNAP25 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunieda K, Tsutsuki H, Ida T, Kishimoto Y, Kasamatsu S, Sawa T, Goshima N, Itakura M, Takahashi M, Akaike T, Ihara H.
  • 雑誌名: ACS Chem Neurosci 巻: 6 ページ: 1715-1725
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.5b00196.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thiosulfate mediates cytoprotective effects of hydrogen sulfide against neuronal ischemia (2015)
  • 著者名/発表者名: Marutani E, Yamada M, Ida T, Tokuda K, Ikeda K, Kai S, Shirozu K, Hayashida K, Kosugi S, Hanaoka K, Kaneki M, Akaike T, Ichinose F.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc 巻: 4 ページ: e002125
  • DOI: 10.1161/JAHA.115.002125.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The development of fluorescent probes for visualizing intracellular hydrogen polysulfides (2015)
  • 著者名/発表者名: Chen W, Rosser EW, Matsunaga T, Pacheco A, Akaike T, Xian M.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 54 ページ: 13961-13965
  • DOI: 10.1002/anie.201506887.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The chemical biology of hydropersulfides (RSSH): Chemical stability, reactivity and redox roles (2015)
  • 著者名/発表者名: Saund SS, Sosa V, Henriquez S, Nguyen QN, Bianco CL, Soeda S, Millikin R, White C, Le H, Ono K, Tantillo DJ, Kumagai Y, Akaike T, Lin J, Fukuto JM.
  • 雑誌名: Arch Biochem Biophys 巻: 588 ページ: 15-24
  • DOI: 10.1016/j.abb.2015.10.016.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 感染性微生物：H. cinaedi (2015)
  • 著者名/発表者名: 松永哲郎, 藤井重元, 赤池孝章.
  • 雑誌名: 動脈硬化予防 巻: 14 ページ: 66-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] 活性イオウ分子による酸化・ニトロ化ストレス制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠松真吾、井田智章、藤井重元、赤池孝章.
  • 雑誌名: Respiratory Medical Research 巻: 3 ページ: 70-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] 活性イオウ分子種による酸化ストレス制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章、藤井重元.
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 63 ページ: 502-506
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 雑誌名: 日本細菌学雑誌 巻: 70 ページ: 339-349
  • DOI: 10.3412/jsb.70.339.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nitric Oxide (NO) (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章、藤井重元.
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 66 ページ: 396-397
• [学会発表] 活性イオウ分子種の生体内生成と生理機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 日本薬学会 第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市西区）
  • 年月日: 2016-03-28 – 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌の新しいシグナル伝達物質：8-ニトロ-cGMPの生成と機能解析 (2016)
  • 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89回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター（大阪市天王寺区）
  • 年月日: 2016-03-23 – 2016-03-25
• [学会発表] 活性システインパースルフィドの生合成機構とレドックス制御機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 会議センター（横浜市西区）
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Polysulfides and redox signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Akaike
  • 学会等名: The 2016 Oxygen Radicals Gordon Research Conference
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott（Ventura, CA, USA）
  • 年月日: 2016-02-07 – 2016-02-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of metabolome analysis for reactive sulfur species (2016)
  • 著者名/発表者名: Ida T, Kasamatsu S, Fujii S, Sawa T, Ihara H, Akaike T.
  • 学会等名: The 2016 Oxygen Radicals Gordon Research Conference
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott（Ventura, CA, USA）
  • 年月日: 2016-02-07 – 2016-02-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [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 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 平成27年度 学校法人北里研究所 第25回学会受賞者特別講演会
  • 発表場所: 北里大学白金キャンパス薬学部コンベンションホール（東京都港区）
  • 年月日: 2016-01-29 – 2016-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子種：総論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 新学術領域研究「酸素生物学」・「レドックス委員会」合同シンポジウム2016「活性イオウ分子種の科学と生体機能の解明に向けて」
  • 発表場所: 名古屋大学シンポジオン（名古屋市千種区）
  • 年月日: 2016-01-23 – 2016-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウメタボライトのLC-MS/MS解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、居原 秀、澤 智裕.
  • 学会等名: 新学術領域研究「酸素生物学」・「レドックス委員会」合同シンポジウム2016「活性イオウ分子種の科学と生体機能の解明に向けて」
  • 発表場所: 名古屋大学シンポジオン（名古屋市千種区）
  • 年月日: 2016-01-23 – 2016-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子種：新しい活性酸素制御因子の生合成と制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 昭和大学学士会後援セミナー
  • 発表場所: 昭和大学（東京都品川区）
  • 年月日: 2016-01-07 – 2016-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] Antioxidant electrophilic signaling regulated by reactive sulfur species and its translational biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸市中央区)
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質ポリサルファ化の分子メカニズムの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、居原 秀、魏 范研、富澤一仁、長尾翌手可、鈴木 勉、熊谷嘉人、澤 智裕、笠松真吾、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸市中央区)
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Protein-bound reactive sulfur species and its translational biosynthesis: potential implication for oxidative stress and tumor biology (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Akaike
  • 学会等名: The 46th International Symposium of The Princess Takamatsu Cancer Research Fund
  • 発表場所: パレスホテル東京（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-11-17 – 2015-11-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reactive persulfide species: Its antioxidant redox signaling and translational biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Akaike
  • 学会等名: 文部科学省 私立大学戦略的研究基盤形成支援事業 生体分子コバレント修飾の革新的解析拠点形成 第２回国際シンポジウム New Aspects of Covalent modifications from Small to Large Molecules
  • 発表場所: 昭和薬科大学（東京都町田市)
  • 年月日: 2015-08-31 – 2015-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子システインパースルフィドのタンパク質翻訳機構：タンパク質ポリチオール化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第42回日本毒性学会学術年会
  • 発表場所: 石川県音楽堂、金沢市アートホール、ホテル日航金沢（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] 活性システインパースルフィドのメタボロームおよびプロテオーム解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、居原 秀、澤 智裕、土屋幸弘、渡邊泰男、藤井重元、熊谷嘉人、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第15回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-06-26 – 2015-06-27
• [学会発表] システインパースルフィドの新しいタンパク質翻訳機構：タンパク質ポリチオール化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわ銀ホール（徳島市）
  • 年月日: 2015-06-24 – 2015-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] 活性酸素のシグナル伝達機構の解明（学会賞受賞講演） (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章
  • 学会等名: 第68回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-06-11 – 2015-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] 活性システインパースルフィドのメタボロミクスとプロテオミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 井田智章、居原 秀、澤 智裕、土屋幸弘、渡邊泰男、藤井重元、熊谷嘉人、本橋ほづみ、赤池孝章.
  • 学会等名: 第68回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-06-11 – 2015-06-12
• [図書] 別冊・医学のあゆみ「レドックスUPDATE ― ストレス制御の臨床医学・健康科学」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池孝章、藤井重元.
  • 総ページ数: 341 (41-44)
  • 出版者: 医歯薬出版社（東京都）
• [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/