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2014 年度 実施状況報告書

内在性硫化水素の生理機能

研究課題

研究課題/領域番号 26460115
研究機関独立行政法人国立精神・神経医療研究センター

研究代表者

木村 英雄  独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 神経薬理研究部, 部長 (30321889)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード硫化水素 / D-システイン / 細胞保護 / ポリサルファイド / TRPチャネル
研究実績の概要

申請者らは、D-cysを基質としてH2Sを生産する経路を発見した。DAOがD-cysを3-メルカプトピルビン酸(3MP)に代謝し、これから3MSTがH2S を合成する。DAO/3MST経路は小脳と腎臓で機能しており、in vivoでのD-cys経口投与により、H2Sの貯蔵型である結合イオウが腎臓で顕著に増加する(Shibuya et al., Nature Commun, 2013)。DAO/3MST経路によりH2Sが合成され、結合型イオウが増加することを、3MSTノックアウトマウスを使って示した。このマウスにおいては、H2S は合成されず、結合イオウも増加しないことが予想された。3MSTノックアウトマウスはEmory大学 からLSU Health Science Centerに移動したDavid Lefer教授から受領し、飼育している。D-cysは腎臓で小脳の約7倍の効率でH2Sを合成し、腎臓では、D-cysはL-cysに比べ、80倍の効率でH2S を合成する。D-cys経口投与により、H2Sの貯蔵型である結合イオウが腎臓で顕著に増加し、虚血再還流障害から腎臓を保護する(Shibuya et al., 2013)。3MSTノックアウトマウスでは、結合型イオウの合成が著しく弱いことを確認した。これから、クレアチニンレベル、特にワイルドタイプマウスで顕著な差が観察された糸球体の構造について検討を進める。予定にはなかったが、H2Sが酸化されてできるポリサルファイドH2Snが神経細胞への分化を促し、神経突起伸長を誘導し、このとき、Ca2+の流入が重要な役割を担うことを明治薬科大学、小笠原教授との共同研究で発見した(Biochem. Biophys. Res. Commun. 459, 488-492, 2015)。
平成26年6月4-6日に、京都大学芝蘭会館およびメルパルクにおいて3rd International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicineの大会長を務めた。その他、サンディエゴ、ナポリ、クリーブランド、ケープタウン、ロシアのカザンで開催された5つの国際学会において招待講演を行った。

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

予定にはなかった明治薬科大学との共同研究が順調に進み、論文発表を行った(Biochem. Biophys. Res. Commun. 459, 488-492, 2015)。この研究は、本計画と関係が深く、しかも、H2SからできてくるH2Snの重要な生理作用である神経突起伸長に関わる研究であるため、優先して進めた。このため、当初の計画よりも多くの研究をこなすこととなったが、当初計画していた研究はおおむね順調に進んでいる。
平成26年6月4-6日に、京都大学芝蘭会館およびメルパルクにおいて3rd International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicineの大会長を務めた。その他、サンディエゴ、ナポリ、クリーブランド、ケープタウン、ロシアのカザンで開催された5つの国際学会において招待講演を行った。

今後の研究の推進方策

申請者らは、H2Sが酸化されてできるポリサルファイドがアストロサイトのTRPA1チャネルを活性化し、細胞内Ca2+濃度上昇を誘起することを発見した(Kimura et al., FASEB J. 2013)。ポリサルファイドによるTRPA1活性化メカニズムを解明する。TRPA1のアミノ末端のシステイン残基がさまざまな刺激性物質に対して感受性を示す。このシステイン残基はポリサルファイドの良い標的で、これを過硫化して活性化する可能性が高い。このシステインをセリンなどの他のアミノ酸に置換した変異体を作成し、感受性の違いを検討する。また、HPLCによる検討では、脳内に内在性のポリサルファイドが存在していることが分かっており(Kimura et al., FASEB J. 2013)、LC-MS/MSをも使って検討を進める。
東大薬学部との共同研究で、H2S 生産酵素阻害剤として可能性のある化合物を構造活性相関により絞り込み、これからCBS、CSE、3MSTに添加し、酵素反応の阻害効果を測定し、特異的阻害剤を選定する。

次年度使用額が生じた理由

論文発表のための、論文投稿料および別刷り(オープンアクセスを含む)を予定していたが、今年度中には発表に至らなかったため、次年度に使用する。

次年度使用額の使用計画

現在投稿中の論文の論文投稿料および別刷り代(オープンアクセスを含む)として次年度に使用する。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 11件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Signaling molecules: Hydrogen sulfide and polysulfide.2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      Antioxid. Redox Signal.

      巻: 22 ページ: 362-376

    • DOI

      doi:10.1089/ars.2014.5869.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen sulfide and polysulfides as signaling molecules.2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      Proc. Jpn. Acad., Ser. B

      巻: 91 ページ: 131-159

    • DOI

      Doi:10.2183/pjab.91.131.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Signaling of hydrogen sulfide and polysulfides2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      Antioxid. Redox Signal.

      巻: 22 ページ: 347-349

    • DOI

      Doi:10 1089/ars.2014.6082.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polysulfide promotes neuroblastoma cell differentiation by accelerating calcium influx2015

    • 著者名/発表者名
      103. Koike, S., Shibuya, N., Kimura, H., Ishii, K., Ogasawara, Y.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 459 ページ: 488-492

    • DOI

      Doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.02.133.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The physiological role of hydrogen sulfide and beyond2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      Nitric Oxide

      巻: 41 ページ: 4-10

    • DOI

      doi: 10.1016/j.niox.2014.01.002.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Production and physiological effects of hydrogen sulfide2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      Antioxid. Redox Signal.

      巻: 20 ページ: 783-793

    • DOI

      doi: 10.1089/ars.2013.5309.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen sulfide and polysulfides as biological mediators2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 雑誌名

      molecules

      巻: 19 ページ: 16146-16157

    • DOI

      Doi:10.3390/molecules191016146

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Physiological roles of hydrogen sulfide and polysulfides2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      第88回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      Nagoya International Conference Ceter, Nagoya
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 活性型の硫化水素であるポリサルファイドは、ラット脳でTRPA1チャンネルを活性化する2015

    • 著者名/発表者名
      木村由佳、三上義礼、大隅貴美子、津金麻実子、岡淳一郎、木村英雄
    • 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、愛知県、名古屋
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-19
  • [学会発表] D-システインからの生理活性物質硫水素の生産2015

    • 著者名/発表者名
      渋谷 典広, 小池 伸, 湯浅(石上) 磨里, 田中 真紀子, 木村 由佳, 小笠原 裕樹,福井 清, 木村 英雄
    • 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、愛知県、名古屋
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-19
  • [学会発表] 硫化水素産生酵素cystathionine γ-lyase (CSE)の阻害剤探索2014

    • 著者名/発表者名
      島本一史, 花岡健二郎, 土屋幸弘, 渡邊泰男, 渋谷典広, 木村英雄, 岡部隆義, 長野哲雄, 浦野泰照
    • 学会等名
      第32回メディシナルケミストリーシンポジウム
    • 発表場所
      神戸国際会議場、兵庫県、神戸
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-26
  • [学会発表] Physiological roles of hydrogen sulfide and polysulfides.2014

    • 著者名/発表者名
      Hideo Kimura, Norihiro Shibuya, Yoshinori Mikami, Yuka Kimura, Yuki Ogaawara, Noriyuki Nagahara, Jun-ichiro Oka, Shin Koike,
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-18
  • [学会発表] D-システインからの生理活性物質硫化水素の生産2014

    • 著者名/発表者名
      渋谷典広、小池伸、田中真紀子、湯浅(石上)磨里、木村由佳、小笠原裕樹、福井清、永原則之、木村英雄
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, 京都
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-18
  • [学会発表] Polysulfides derived from H2S are possible signaling molecules that activate TRPA1 channels in rat brain2014

    • 著者名/発表者名
      Yuka Kimura, Yoshinori Mikami, Kimiko Osumi, Mamiko Tsugane, Jun-ichiro Oka
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-16
  • [学会発表] Physiological roles of hydrogen sulfide and polysulfides2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      International Symposium. Gasotransmitters: Physiology and pathophysiology
    • 発表場所
      Kazan University Medical School Lecture Hall, Kazan, Russia
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 硫化水素の合成調節と視神経における役割2014

    • 著者名/発表者名
      木村英雄、三上義礼、渋谷典広、木村由佳、小笠原裕樹、永原則之、山田雅弘
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] 生理活性物質硫化水素の新規生産経路2014

    • 著者名/発表者名
      渋谷典広、小池伸、田中真紀子、湯浅(石上)磨里、木村由佳、小笠原裕樹、福井清、永原則之、木村英雄
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県、横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] The pharmacology of H2S2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      17th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2014)
    • 発表場所
      International Convention Center, Cape Town, South Africa
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 生理活性物質としての硫化水素(H2S)とポリサルファイド(H2Sn)2014

    • 著者名/発表者名
      木村英雄
    • 学会等名
      第18回アミノ酸セミナー:基礎と臨床を結ぶ会
    • 発表場所
      東京国際フォーラム、東京都、東京
    • 年月日
      2014-07-04 – 2014-07-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Physiological roles of hydrogen sulfide and polysulfides2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      Nitric Oxide-Nitrite/Nitrate Conference
    • 発表場所
      Renaissance Cleveland Hotel, Cleveland, OH, USA
    • 年月日
      2014-06-16 – 2014-06-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 硫化水素産生酵素cystathionine γ-lyase (CSE)の阻害剤探索2014

    • 著者名/発表者名
      島本一史, 花岡健二郎, 土屋幸弘, 渡邊泰男, 渋谷典広, 木村英雄, 岡部隆義, 長野哲雄, 浦野泰照
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第9回年会
    • 発表場所
      大阪大学会館、大阪府、大阪
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-11
  • [学会発表] Nociceptive action of hydrogen sulfide throught the activation of transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1)2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, H., Hatakeyama, Y., Takahoashi, K., Tominaga, M., Kimura, H., Ohta, T.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Bound sulfur esxerts protective effect against cytotoxicity in neuronal cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Ogasawara, Y., Koike, S., Shibuya, N., Ishii, K., Kimura, H.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-06
    • 招待講演
  • [学会発表] H2S and beyond2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-04
    • 招待講演
  • [学会発表] A novel pathway for the production of hydrogen sulfide from D-cysteine in mammalian cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Shibuya, N., Koike, S., Tnaka, M., Ishigami-Yuasa, M., Kimura, Y., Ogasawara, Y., Fukui, K., Nagahara, N., Kimura, H.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-04
  • [学会発表] Polysulfides are possible H2S-derived signaling molecules in rat brain2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, Y., Mikami, Y., Osumi, K., Tsugane, M., Oka, J-I., Kimura, H.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-04
  • [学会発表] Polysulfide exerts protective effect against cytotoxicity throught Nrf2 signaling in neuronal cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Koike, S., Ogasawara, Y., Shibuya, N., Ishii, K., Kimura, H.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-04
  • [学会発表] Inhibitor screening for 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3MST) and cystathionine gamma lyase (CSE)2014

    • 著者名/発表者名
      Shimamoto, K., Hanaoka, K., Sasakura, K., Tsuchiya, Y., Watanabe, Y., Kimura, H., Okabe, T., Nagano, T., Urano, Y.
    • 学会等名
      Third International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
    • 発表場所
      Shiran Kaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-04
  • [学会発表] システインから生合成される硫化水素(H2S)とその代謝産物ポリサルファイドの機能2014

    • 著者名/発表者名
      木村英雄
    • 学会等名
      第68回日本栄養・食糧学会大会
    • 発表場所
      酪農学園大学、北海道、札幌
    • 年月日
      2014-05-31 – 2014-05-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Physiological role of hydrogen sulfide and polysulfides2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      International Symposium on: Hydrogen Sulfide and Nitric Oxide in Health and Disease
    • 発表場所
      Universita degli Studi Federico II, Naples, Italy
    • 年月日
      2014-05-16 – 2014-05-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen sulfide: overview of its production and function2014

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H.
    • 学会等名
      Experimental Biology (EB) 2014
    • 発表場所
      Convention Center, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2014-04-30 – 2014-04-30
    • 招待講演
  • [備考] 国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 神経薬理研究部

    • URL

      http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r_dna/index.html

  • [産業財産権] Dーシステインを有効成分として含有する硫化水素産生誘導剤2014

    • 発明者名
      木村英雄、渋谷典広
    • 権利者名
      木村英雄、渋谷典広
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2013/00442
    • 出願年月日
      2014-04-01
    • 外国

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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