シアン解毒・硫黄転移二酵素の生理的役割の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 新興硫黄生物学が拓く生命原理変革
• 研究課題/領域番号: 22H05577
• 研究機関: 昭和薬科大学
• 研究代表者: 石井 功 昭和薬科大学, 薬学部, 教授 (90292953)
• 研究期間 (年度): 2022-06-16 – 2024-03-31
• キーワード: シアン解毒 / 硫黄転移酵素 / 超硫黄 / チオシアン酸イオン / 遺伝子改変マウス / 遺伝病モデル / 細胞呼吸 / 電子伝達系

研究実績の概要

ミトコンドリア電子伝達系を阻害し細胞呼吸を止める猛毒であるシアン化物イオン(CN-)に硫黄原子Sを転移してチオシアン酸イオン(SCN-)に解毒・弱毒化する酵素として，我々哺乳類がロダネーゼ(TST)を有することは公知の事実だが、青酸配糖体を多量に含むユーカリ葉のみを食するコアラとは違い，我々がCN-を多く含む食餌を日常的に摂る，あるいはCN-に環境被爆する機会はほぼない。つまりTSTの役割はおそらく異なり，そして未だ不明である。TSTの相同酵素でゲノム近傍に位置する MPSTも，in vitro実験ではThiosulfateを基質とするTST活性を有するが，その生理的意義も不明である。本研究では，一昨年に作成発表したMPST欠損マウス，また新規作成したTST欠損マウス及びTST/MPSTダブル欠損マウスを比較解析し，それら生体内シアン解毒・硫黄転移酵素の存在意義と役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、これら３種の遺伝子欠損マウスと野生型マウス②体して高濃度シアンイオンを負荷（NaCN投与）し、血中あるいは尿中のCN-及びSCN-の濃度を測定し、症状を観察した。その結果、MPST欠損マウスあるいは対象野生型マウスは投与CN-をSCN-に体内で変換して尿中排泄するが、TST欠損マウス及びTST/MPSTダブル欠損マウスはそれができずに血中に高濃度のCN-を蓄積し、投与後長時間無動状態となるなどど高い脆弱性を示していた。したがって、これら２酵素のうちTSTは高濃度シアン被爆時にその解毒に大きな役割を果たすことが判明した。

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

当初の目的であるMPST欠損マウスあるいはTST欠損マウスのシアン負荷時の脆弱性の違いを明確に確認することができた。

今後の研究の推進方策

今後は、高濃度シアン負荷時ではない定常状態での遺伝子欠損マウスの異常を調べる。これまでの解析では、MPST欠損マウスでの尿中へのメルカプト乳酸の高濃度排泄、そしてTST欠損マウスの血中シアン濃度の上昇などを確認している。したがって、定常状態でもある程度の異常があることがあきらかになっていることから、各種病態モデルでの両酵素の働きなどを調べていく。

研究成果

• [国際共同研究] University of Otago(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: University of Otago
• [国際共同研究] Emory University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Emory University
• [雑誌論文] 2D-DIGE proteomic analysis of mouse liver within 1 week (2023)
  • 著者名/発表者名: Kamata S, Ishii I.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 2596 ページ: 217-230
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2831-7_16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino acids in health and disease: The good, the bad, and the ugly (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishii I, Bhatia M.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 24 ページ: 4931
  • DOI: 10.3390/ijms24054931
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Opposing roles of sphingosine 1-phosphate receptors 1 and 2 in fat deposition and glucose tolerance in obese male mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Asano M, Kajita K, Fuwa M, Kajita T, Mori I, Akahoshi N, Ishii I, Morita H.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 164 ページ: 1716-1726
  • DOI: 10.1210/endocr/bqad019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential roles of cystathionine gamma-lyase and mercaptopyruvate sulfurtransferase in hapten-induced colitis and contact dermatitis in mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Akahoshi N, Hasegawa R, Yamamoto S, Takemoto R, Yoshizawa T, Kamichatani W, Ishii I.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 24 ページ: 2659
  • DOI: 10.3390/ijms24032659
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogen sulfide attenuates lymphedema via the induction of lymphangiogenesis through a PI3K/Akt-dependent mechanism (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki J, Shimizu Y, Hayashi T, Che Y, Pu Z, Tsuzuki K, Narita S, Shibata R, Ishii I, Calvert JW, Murohara T.
  • 雑誌名: Am Heart Assoc 巻: 11 ページ: e026889
  • DOI: 10.1161/jaha.122.026889
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional and structural insights into human PPARα/δ/γ subtype selectivity of bezafibrate, fenofibric acid, and pemafibrate (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda A, Kamata S, Akahane M, Machida Y, Uchii K, Shiiyama Y, Habu Y, Miyawaki S, Kaneko C, Oyama T, Ishii I.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 23 ページ: 4726
  • DOI: 10.3390/ijms23094726
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Drug development based on PPAR-ligand structural studies (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishii I.
  • 雑誌名: Yakugaku Zasshi 巻: 142 ページ: 1333-1334
  • DOI: 10.1248/yakushi.22-00159-F
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] The perspective of PPAR dual/pan agonists as therapeutic drugs against NAFLD (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda A, Ishii I.
  • 雑誌名: Yakugaku Zasshi 巻: 142 ページ: 1335-1343
  • DOI: 10.1248/yakushi.22-00159-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Corepressor結合apo型PPARα/γ-リガンド結合部位の構造解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡瀬健太郎，増田莉紗，柏木野花，八代清香，本多彰宏，鎌田祥太郎，石井 功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] マウス体温調節及び脂肪細胞分化における2種硫化水素産生酵素の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岸山千優，手塚課帆里，村田優太，上茶谷若，赤星軌征，石井功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] シアン解毒酵素ロダネーゼのマウス組織分布：タンパク質発現と酵素活性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 星井瑛介，蘭光健人，渋谷海，渡瀬健太郎，篠塚大輝，金指充瑠，上茶谷若，赤星軌征，石井功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] 生体内硫黄転移・シアン解毒酵素のマウスにおける生理的意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 清水萌瑞，蘭光健人，對馬舞子，増田佳穂，橋本千帆里，小泉舞果，小川清歌，丸山由莉，上茶谷若，赤星軌征，石井功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] NASH治験薬であるElafibranor、Lanifibranor及びSeladelpar のPPARα/δ/γサブタイプへの結合・活性化様式の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鎌田祥太郎，内井希恵，垣生有希，金子知央，小森優奈，本多彰宏，石井功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] Fibrate系脂質異常症薬であるBezafibrate、Fenofibric acid及びPemafibrate のPPARα/δ/γサブタイプへの結合・活性化様式の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 本多 彰宏，椎山 結，町田 優衣，金子 知央，島村 歩実， 鎌田 祥太郎，大山 拓次，石井 功
  • 学会等名: 2022年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] Physiological roles of two cognate sulfurtransferase MPST and TST in the mouse (2022)
  • 著者名/発表者名: Isao Ishii, Maiko Tsushima, Kaho Masuda, Chihiro Hashimoto, Maika Koizumi, Sayaka Ogawa, Moe Shimizu, Yuri Maruyama, Waka Kamichatani, Kento Rammitsu, Noriyuki Akahoshi
  • 学会等名: Redox Week in Sendai/NO conference
  • 国際学会
• [学会発表] Fibrate系脂質異常症薬のPPARα/δ/γサブタイプ選択性に関する機能的および構造的な洞察 (2022)
  • 著者名/発表者名: 本多彰宏，鎌田祥太郞，赤羽真，町田優衣，内井希恵，椎山結，垣生有希，宮脇瑳恵佳，金子知央，大山拓次，石井功
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] マウス寒冷曝露時の体温調節及び脂肪細胞分化における2種硫化水素産生酵素の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石黒一樹，手塚かほり，村田優太，岸山千優，上茶谷若，赤星軌征，石井功
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [備考] 石井功 大学web site
  • URL: https://www.shoyaku.ac.jp/research/laboratory/eisei/teacher/50