内在性硫化水素の生理機能

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26460115
• 研究機関: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 木村 英雄 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所, その他 (30321889)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 硫化水素 / ポリサルファイド / TRPA1チャネル / ３MST / 阻害剤

研究実績の概要

1．ポリサルファイドによるTRPA1活性化（木村由佳研究助手担当）
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検討中、ラットとマウスとで、ポリサルファイドに対する反応性の違いを見つけ、TRPA1ノックアウトラットを作成した。3度の試みで作成に成功した。このため、最初の計画が1年近くの遅れを生じた。　　HPLCによる検討で見つかった脳内に内在性のポリサルファイド（Kimura et al., FASEB J. 2013）についてその合成経路を明らかにし、論文発表した（Kimura et al., Sci. Rep. 2017).これ以外にも、硫化水素と一酸化窒素により、ポリサルファイドができることを示し、論文発表を行った（Miyamoto et al., Sci. Rep. 2017)。また、脳内の内在性ポリサルファイドをLC-MS/MSを使って定量した（Koike et al., 2017)。
２．H2S生産酵素3MST阻害剤の開発（東京大学薬学部花岡健二郎准教授との共同研究）
東大薬学部には化合物ライブラリーがあり、H2S 生産酵素阻害剤として可能性のある化合物を先ず、構造活性相関により絞り込み、3MSTがH2Sを生産する酵素反応系の測定法はすでに本研究部で確立しており、この反応系にこれらの候補化合物を添加することにより、酵素反応の阻害効果を測定し、特異的阻害剤を選定した。この成果について、論文発表を行った（Hanaoka et al., Sci. Rep. 2017)。また、ポリサルファイド特異的蛍光プローブの合成に成功した（Takano et al., 2017）。

研究成果

• [国際共同研究] LSU Health Science Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: LSU Health Science Center
• [雑誌論文] Alternative pathway of H2S and polysulfides production from sulfurated catalytic-cysteine of reaction intermediates of 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagahara, N., Koike, S., Nirasawa, T., Kimura, H., Ogasawara, Y.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 496 ページ: 648-653
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.01.056.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery and mechanistic characterization of selective inhibitors of H2S-producing enzyme:: 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3MST) targeting active-site cysteine persulfide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka, K., Sasakura, K., Suwanai, Y., Toma-Fukai, S., Shimamoto, K., Takano, Y., Shibuya, N., Terai, T., Komatsu, T., Ueno, T., Ogasawara, Y., Tsuchiya, Y., Watanabe, Y., Kimura, H., Wang, C., Uchiyama, M., Kojima, H., Okabe, T., Urano, Y., Shimizu, T., Nagano, T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 40227
  • DOI: 10.1038/srep40227
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a reversible fluorescent probe for reactive sulfur species, sulfane sulfur, and its biological application. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Hanaoka, K., Shjimamoto, K., Miyamoto, R., Komatsu, T., Ueno, T., Terai, T., Kimura, H., Nagano, T., Urano, Y.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 ページ: 1064-1067
  • DOI: 10.1039/c6cc08372b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polysulfides (H2Sn) produced from the interaction of hydrogen sulfide (H2S) and nitric oxide (NO) activate TRPA1 channels. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, R., Koike, S., Takano, Y., Shibuya, N., Kimura, Y., Hanaoka, K., Urano,Y., Ogasawara, Y., Kimura, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 45995
  • DOI: 10.1038/srep45995
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3-Mercaptopyruvate sulfurtransferase produces potential redox regularots cysteine- and glutathione-persulfide (Cys-SSH and GSSH) together with signaling molecules H2S2, H2S3 and H2S. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Koike, S., Shibuya, N., Lefer, D., Ogasawara, Y., Kimura, H
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 10459
  • DOI: 10.1038/s41598-017-11004-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of endogenous H2S and H2Sn in mouse brain by high-performance liquid chromatography with fluorescence and tandem mass spectrometric detection. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koike, S., Kawamura, K., Kimura, Y., Shibuya, N., Kimura, H., Ogasawara, Y.
  • 雑誌名: Free Rad. Biol. Med. 巻: 113 ページ: 355-362
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.10.346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen sulfide and polysalfide signaling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura H.
  • 雑誌名: Antioxid. Redox Signal. 巻: 27 ページ: 619-621
  • DOI: 10.1089/ars.2017.7076
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanisms of polysulfide production: enzymatic biosynthesis and chemical interaction between hydrogen sulfide and nitric oxide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kimura
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] 生理活性物質硫化水とポリサルファイドの産生機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渋谷典弘
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] Signaling molecules:H2S and H2Sn (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kimura
  • 学会等名: ConBio2017
• [備考] 日本医療研究開発機構 成果情報 木村英雄博士がトムソン・ロイター第4回リサーチフロントアワードを受賞
  • URL: https://www.amed.go.jp/news/seika/jyusho/20160725.html
• [備考] 日本医療研究開発機構 プレスリリース 酸化還元制御因子生合成経路の解明ー疾患治療応用に期待ー
  • URL: https://www.amed.go.jp/news/release_20170905-03.html
• [備考] 日本医療研究開発機構 事業の成果 受賞記事一覧
  • URL: https://www.amed.go.jp/seika/jusyo_list.html
• [備考] 日本医療研究開発機構 成果情報 2016(平成２８）年 成果情報一覧
  • URL: https://www.amed.go.jp/news/seika/2016_index.html
• [備考] 国立精神・神経医療研究センター シグナル分子H2SとNOの相乗効果がH2Sn生成によることを解明
  • URL: https://www.ncnp.go.jp/press/release.html?no=342