超硫黄分子によるミトコンドリア機能制御：硫黄呼吸の新たな展開

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研究代表者らはこれまで、システインパースルフィド(CysSSH)に代表される超硫黄分子の生体内生成を見出し、高い求核性によって多彩なレドックスシグナル応答に関与することを明らかにしてきた。その過程において、超硫黄分子の主要な生成系として、タンパク質翻訳に関わるシステイニルtRNA合成酵素(CARS)を同定し、加えて、CARS由来の超硫黄分子がミトコンドリア膜電位形成に関与すること、すなわち、真核生物・ヒトにおいて硫黄呼吸が存在する可能性を見出した。ごく最近、驚くべきことに、火山の噴火口など、天然に見られる硫黄同素体である環状S8硫黄が、哺乳類細胞において生成され、ミトコンドリアの硫黄呼吸に関与する可能性が判明した。本研究課題では、応募者が独自に開発したシングル(単一)ミトコンドリア機能解析法を用いて、超硫黄分子によるミトコンドリア機能制御の分子機構の解明に向けた基盤研究を行う。昨年度までの解析により、超硫黄分子カプセルを用いて、広く自然界に存在する環化八硫黄（cyclic-octa-sulfur, S8）が哺乳類・ヒトの生体内において、当初の想定を超える高濃度で蓄積していることが判明した。さらに、シングルミトコンドリア解析により、環状S8硫黄がヒト細胞におけるミトコンドリアの硫黄呼吸に関与する可能性を見出した。真核生物・哺乳類における硫黄呼吸の存在は、今後の硫黄生物学のパラダイムシフトの一役を担う課題研究として極めて重要である。