新規環状ヌクレオチド８－ＳＨ－ｃＧＭＰのシグナル伝達機能の解明

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本研究課題では、活性酸素と一酸化窒素のシグナルを担う8-ニトロ-cGMPが活性イオウ分子種（ポリスルフィド化合物）と反応することにより生成する新規環状ヌクレオチド8-SH-cGMP、およびこれに関連して我々が見出した新規タンパク質翻訳後修飾ポリ-S-グアニル化について、反応メカニズムの詳細とシグナル伝達機能を解明することを目的としている。これまでに8-SH-cGMPの生成動態および生成メカニズムを解明した。そのなかで、細胞内のほぼ全てのタンパク質がシステイン側鎖に過剰のイオウを含むこと（タンパク質ポリスルフィド化）が明らかとなり、8-ニトロ-cGMPがポリスルフィド化タンパク質と反応することによってポリ-S-グアニル化が効率よくもたらされることが見出された。そこで本年度は、ポリスルフィド化との関連に着目しながら、タンパク質ポリ-S-グアニル化がタンパク質の機能に与える影響に焦点をあて解析を行った。タンパク質ポリスルフィド化の特異的な解析法として構築したPMSA法および、トリプシン消化とLC-Q-TOF-MSを組み合わせたポリスルフィド化部位の同定法によって、ヒトGAPDHの精製タンパク質におけるポリスルフィド化の部位特異性と各部位のポリスルフィド化レベルを定量的に解析することに成功した。ポリスルフィド化システイン残基を置換した変異体を用いた解析によって、ポリ-S-グアニル化の標的部位とこのポリスルフィド化部位が一致すること、さらに活性中心の近傍に維持されたポリスルフィド化がポリ-S-グアニル化の主要な標的であり、酵素活性の維持に重要であることが示唆された。以上より、8-ニトロ-cGMPの担う親電子シグナルにおいて、可逆的修飾であるポリ-S-グアニル化がヒトGAPDHの活性中心の保護と酵素活性の維持に重要な役割を担うことが明らかとなった。