Novel reactive persulfide-producing system in bacteria and its involvement in bacterial pathogenicity

细菌中新型反应性过硫化物产生系统及其与细菌致病性的关系

• 批准号: 18K07099
• 负责人: 藤井 重元
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K07099/
• 关键词: 活性イオウ分子; 硫化水素; 細菌感染; オートファジー; 感染防御; 細菌; 活性イオウ分子種; システインパースルフィド; タンパク質ポリサルファー化

本研究では、細菌の活性イオウ代謝系に焦点をあて、活性イオウ分子種のオートファジー抑制作用ならびに細胞内殺菌回避を介する病原性発現機構を明らかにした。具体的には、細菌が産生する活性イオウ産生機構と活性イオウ分子によるオートファジー制御を解析した。我々が作製したネズミチフス菌の主要な硫化水素産生酵素であるチオ硫酸還元酵素および亜硫酸還元酵素の欠損株の活性イオウ分子の産生レベルを解析した結果、野生型と比べて各欠損株において、システインパースルフィド、グルタチオンパースルフィドをはじめとする各種活性イオウ分子産生量の有意な減少を認めた。さらにマウスマクロファージ細胞にネズミチフス菌の野生型および活性パースルフィド生成変異株を感染させ、オートファジー誘導と細胞内増殖を解析した結果、細菌由来の活性イオウ分子がオートファジーを抑制することが分かった。これらの結果から、ネズミチフス菌が産生する活性イオウ分子は、オートファジー誘導制御に重要な役割を果たしていることが示された。また、研究を進める中で得られた新知見として、グルタチオンポリスルフィドなどの酸化型イオウ分子が、マクロファージなどの食細胞が発現する誘導型一酸化窒素合成酵素（inducible isoform of nitric oxide synthase, iNOS）によりNADPH依存的な還元酸化反応により活性化され還元型活性パースルフィドが産生されることが分かってきた。また、iNOSの本来の代謝産物であるNOが、この活性パースルフィドと反応し、ニトロソパースルフィドなど、さらに化学的反応性の高まった活性代謝物が産生されことが明らかとなった。このことは、サルモネラなどの細胞内寄生において、菌体側から産生されるイオウ代謝物を、宿主のiNOS などが再活性化することで、病原菌の毒性制御と宿主の感染防御に寄与していることを示唆している。

This study で は, bacteria の active イ オ ウ metabolic system に focus を あ て, active イ オ ウ molecules of の オ ー ト フ ァ ジ ー inhibition な ら び に intracellular bactericidal avoid を interface す る pathogenicity 発 institutions now を Ming ら か に し た. Specific に が は, bacteria produce す る active イ オ ウ produce institutions と active イ オ ウ molecular に よ る オ ー ト フ ァ ジ ー suppression を parsing し た. I 々 が cropping し た ネ ズ ミ チ フ ス bacteria の is な curing water produce enzymes で あ る チ オ sulfuric acid also yuan enzyme お よ び 亜 sulfuric acid loss strains の yuan enzyme の still active イ オ ウ の produce レ ベ ル を parsing し た results, wild type と than べ て owe each damage strain に お い て, シ ス テ イ ン パ ー ス ル フ ィ ド, グ ル タ チ オ ン パ ー ス ル フ ィ ド を は じ め と The production of する various active <s:1> ウ molecules する is intentionally な reduced を recognized めた. さ ら に マ ウ ス マ ク ロ フ ァ ー ジ cells に ネ ズ ミ チ フ ス bacteria の wild-type お よ び active パ ー ス ル フ ィ ド generated - different strains を infection さ せ, オ ー ト フ ァ ジ ー induced と cells raised colonization を parsing し た results, bacterial origin の activity イ オ ウ molecular が オ ー ト フ ァ ジ ー を inhibit す る こ と が points か っ た. こ れ ら の results か ら, ネ ズ ミ チ フ ス が produce す る active イ オ ウ molecular は, オ ー ト フ ァ ジ ー induced suppression に important な "を cut fruit た し て い る こ と が shown さ れ た. を ま た, research into め る で in ら れ た knowledge see と し て, グ ル タ チ オ ン ポ リ ス ル フ ィ ド な ど の acidification model イ オ ウ molecular が, マ ク ロ フ ァ ー ジ な ど の food cells が 発 now す る induction type a acidification smothering element synthesis enzyme (inducible isoform of nitric oxide Synthase, iNOS) に よ り NADPH dependent な yuan also acidification anti 応 に よ り activeness さ れ yuan also active パ ー ス ル フ ィ ド が produce さ れ る こ と が points か っ て き た. ま た, iNOS の originally の metabolites で あ る NO が, こ の active パ ー ス ル フ ィ ド と anti 応 し, ニ ト ロ ソ パ ー ス ル フ ィ ド な ど, さ ら に chemistry of 応 の high ま っ た active metabolite が produce さ れ こ と が Ming ら か と な っ た. こ の こ と は, サ ル モ ネ ラ な ど の parasitic cells に お い て, bacteria side か ら produce さ れ る イ オ ウ metabolites を, host の iNOS な ど が again activeness す る こ と で, pathogen の toxic suppression と の infected host defense に send し て い る こ と を in stopping し て い る.

项目成果

ニトロソグルタチオン代謝酵素アルコールデヒドロゲナーゼ5のタンパク質ポリスルフィド化による制御機構

蛋白质多硫化对亚硝基谷胱甘肽代谢酶乙醇脱氢酶5的控制机制

• 发表时间: 2018
• 作者: 井田 智章;西村 明;守田 匡伸;松永 哲郎;澤 智裕;居原 秀;藤井 重元;本橋 ほづみ;赤池 孝章;橋本祐輔，野村隆浩，平川秀忠，玉井清子，谷本弘一，富田治芳;井田 智章，西村 明，守田 匡伸，松永 哲郎，澤 智裕， 居原 秀，藤井 重元，本橋ほづみ，赤池 孝章;橋本祐輔，野村隆浩，谷本弘一，富田治芳;藤井 重元，笠松真吾，Md. Morshedul Alam，井田 智章，守田 匡伸， 居原 秀，西村 明，松永 哲郎，本橋ほづみ，赤池 孝章
• 通讯作者: 藤井 重元，笠松真吾，Md. Morshedul Alam，井田 智章，守田 匡伸， 居原 秀，西村 明，松永 哲郎，本橋ほづみ，赤池 孝章

SH（ポリスルフィド）の酸化

SH（多硫化物）的氧化

• 发表时间: 2018
• 作者: 西村 明;井田智章;赤池孝章
• 通讯作者: 赤池孝章

Cysteine perthiosulfenic acid (Cys-SSOH): A novel intermediate in thiol-based redox signaling?

• DOI: 10.1016/j.redox.2017.10.006
• 发表时间: 2018-04
• 期刊: Redox biology
• 影响因子: 11.4
• 作者: Heppner DE;Hristova M;Ida T;Mijuskovic A;Dustin CM;Bogdándi V;Fukuto JM;Dick TP;Nagy P;Li J;Akaike T;van der Vliet A
• 通讯作者: van der Vliet A

種横断的システインパースルフィド合成酵素の発見とその生体防御機能の解明

跨物种半胱氨酸过硫化物合酶的发现并阐明其生物防御功能

• 发表时间: 2018
• 作者: 井田 智章;西村 明;守田 匡伸;松永 哲郎;澤 智裕;居原 秀;藤井 重元;本橋 ほづみ;赤池 孝章;橋本祐輔，野村隆浩，平川秀忠，玉井清子，谷本弘一，富田治芳;井田 智章，西村 明，守田 匡伸，松永 哲郎，澤 智裕， 居原 秀，藤井 重元，本橋ほづみ，赤池 孝章;橋本祐輔，野村隆浩，谷本弘一，富田治芳;藤井 重元，笠松真吾，Md. Morshedul Alam，井田 智章，守田 匡伸， 居原 秀，西村 明，松永 哲郎，本橋ほづみ，赤池 孝章;井田 智章，守田 匡伸，松永 哲郎，西村 明，居原 秀，澤 智裕， 藤井 重元 ，本橋ほづみ，赤池 孝章
• 通讯作者: 井田 智章，守田 匡伸，松永 哲郎，西村 明，居原 秀，澤 智裕， 藤井 重元 ，本橋ほづみ，赤池 孝章

活性イオウ安定化と高精度イオウ代謝解析法の確立

活性硫稳定及高精度硫代谢分析方法的建立

• 发表时间: 2019
• 作者: 井田智章;松永哲郎;西村 明;守田匡伸;居原 秀;澤 智裕;本橋ほづみ;赤池孝章
• 通讯作者: 赤池孝章