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Sulfur-mediated energy metabolism, sulfur respiration: Its discovery and physiological functions

硫介导的能量代谢、硫呼吸：其发现和生理功能

基本信息

批准号：
18H05277
负责人：
赤池孝章
金额：
$ 123.72万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-06-11 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、根本的な生命のしくみでありながら、いまだに未知のエネルギー代謝であるイオウ呼吸の全容を解明することで、人類の健康、疾病および寿命のコントロールを可能にする生命科学のセントラルドクマの創成に挑む。これまでに、我々が開発した高感度タンデム質量分析計(LC-MS/MS)による各種イオウ化合物の検出・同定システムにより、システインパースルフィドをはじめとする活性イオウ分子種が大腸菌から哺乳類に至るまで生物種横断的に生成され、タンパク質翻訳に共役した新規ポリスルフィド生成系としてシステインtRNA合成酵素(CARS)を同定した。本年度は、真核生物・哺乳類のエネルギー代謝におけるイオウ呼吸の役割の全容解明に向けて、ミトコンドリアにおける活性イオウ分子のエネルギー代謝解析と、酵母を用いた寿命解析を行った。培養細胞を用いてミトコンドリア機能を解析した結果、ミトコンドリア型のCARS2の産生するパースルフィドを電子受容体にした電子伝達系と、その産物である硫化水素(H2S)に共役したイオウ代謝経路としてSQR (sulfide:quinone oxidoreductase)を介するプロトン供与によるミトコンドリア膜電位形成が確認された。さらに、出芽酵母の寿命解析を行なった結果、CARS変異株(選択的イオウ代謝不全株:タンパク質翻訳は正常)は野生株に比べて、細胞内システンパースルフィド量が減少し、経時寿命が大幅に短縮することが確認された。これらのことから、ミトコンドリア電子伝達系に共役したCARSとSQRを介するイオウ代謝経路が、真核生物・ヒトのイオウ呼吸に重要な役割を果たしていることが示唆された。

This study is a challenge to the creation of life sciences based on the understanding of the full range of human respiration and metabolism, as well as human health, disease, and longevity. High sensitivity mass analyzer for high sensitivity (LC-MS/MS) provides the identification and identification of a variety of chemical compounds and their activity in molecular species ranging from Escherichia coli to mammalian species to biological species. This year, the metabolic analysis of eukaryotes and mammals and the analysis of the life span of yeast were carried out. The results of functional analysis of cultured cells and the production of CARS2 in the form of electron acceptor, electron transfer system and product of sulfide (H2S) were confirmed. In addition, the analysis of budding yeast life span was carried out. It was confirmed that CARS mutant strains (selected strains with incomplete metabolism: normal quality) were reduced compared with wild strains. The amount of intracellular yeast was reduced, and the life span was greatly shortened. In eukaryotes, there are important functions in the respiratory system, such as CARS and SQR.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Regulation of nitric oxide/reactive oxygen species redox signaling by nNOS splicing variants.

通过 nNOS 剪接变体调节一氧化氮/活性氧氧化还原信号。

DOI：
10.1016/j.niox.2022.01.004
发表时间：
2022
期刊：
Nitric Oxide
影响因子：
0
作者：
Kasamatsu Shingo;Tsutsuki Hiroyasu;Ida Tomoaki;Sawa Tomohiro;Watanabe Yasuo;Akaike Takaaki;Ihara Hideshi.
通讯作者：
Ihara Hideshi.

Sonoma State University/University of Vermont/University of Alabama at Birmingham(米国)

索诺玛州立大学/佛蒙特大学/阿拉巴马大学伯明翰分校（美国）