Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

硫化水素 / ポリサルファイド / シグナル分子 / TRPA1チャネル / ３MST / 阻害剤 / 酵素阻害剤 / 蛍光プローブ / 一酸化窒素 / TRPチャネル / D-システイン / 細胞保護

硫化水素は生体内において酵素によって生産され、シグナル分子として働いている。また、硫化水素よりもイオウ原子数の多いポリサルファイドも3MSTによって酵素的に生産されるシグナル分子に加わった。ポリサルファイドは疼痛伝達を行うTRPA1チャネルのアミノ末端に存在する２つのシステイン残基を加硫化することによって活性化することが明らかとなった。本研究では、ポリサルファイドの生合成経路と、TRPA1チャネル活性化メカニズムを明らかにした。また、3MST特異的阻害剤およびポリサルファイド特異的蛍光プローブを完成した。

ガス状伝達物質 / 一酸化炭素 / 硫化水素 / ヘムオキシゲナーゼ / パルスオキシメータ / カーボライザー / 呼気ガス / 一酸化窒素 / カルボキシヘモグロビン / heme oxygenase / 運動 / トレーニング

本研究では、ガス状伝達物質として注目されている一酸化炭素に着目し、運動時における一酸化炭素呼気排出量を計測するとともに、血中の一酸化炭素含量を定量化するための測定法の開発、さらにはマウスを用いて運動・トレーニングによる筋組織におけるヘムオキシゲナーゼ活性の変化について検証することを目的とした。呼気一酸化炭素排出量は、ランプ負荷運動中直線的に増大し、運動終了後速やかに回復することが明らかになった。また、多波長の光源を複合的に用いることにより経皮的に一酸化炭素ヘモグロビン濃度を計測する装置の開発と基礎実験を完了した。さらに、一過性走運動によりマウス腓腹筋のヘムオキシゲナーゼ活性の上昇を確認した。

アルサス反応 / 活性酸素種 / 一酸化窒素 / 一酸化炭素 / 硫化水素 / Arthus reaction / Carbon monoxide / Nitric oxide / Hydrogen sulfide / Immune complex disease

今回我々は炎症の代表例である免疫複合体病の一つであるアルザス反応の動物モデルを用いて炎症におけるHydrogen sulfide(H_2S)の役割を検討した。H_2Sの供給源としてNaHSを選択し、野生型マウス腹腔内に投与したところ有意に炎症反応を抑えた。また接着分子の一つであるselectinの欠損マウスを用いた同様の実験にてE-, P-selectin欠損マウスではH_2Sの炎症抑制作用は認められたが、L-selectin欠損マウスでは認められなかった。同様の結果は3種のselectinに対する抗体を用いたblocking studyでも認められた。即ちH_2Sは炎症において抗炎症性に働き、その働きはL-selectinを介して行われる事が明らかになった。

ヘムオキシゲナーゼ / 一酸化炭素 / 可溶性グアニル酸シクラーゼ / 一酸化窒素 / 遺伝子改変動物 / シスタチオニンベータシンターゼ / シスタチオニン合成酵素 / 硫化水素 / アミノ酸置換体 / ノックアウト動物 / heme oxygenase / cystathionine β synthase / 胆汁分泌 / microcirculation / heme oxgenase / carbon monoxide / nitric oxide / hypoxia / soluble guanylate cyclase / conditional knock out mice / cystathionine beta synthase

ヘムを一酸化炭素(CO)、鉄およびビリベルジンに分解するヘムオキシゲナーゼ(HO)は多彩な生物活性を有していることが知られているが、HOアイソザイム固有の生理活性の発現とその調節機構、COにより制御される標的分子の検索、さらに生体内で産生される他のガス分子との相互作用について未だその全貌が解明されていない。本研究課題では、HOアイソザイム発現とCOなどの反応生成物を介した生物作用発現との関係を明確に議論できる実験系を確立し、本酵素活性の生体制御における病態生理学的意義について解析することを目的としてきた。この目的遂行のために、既に報告のあるHO遺伝子欠損で認められる繁殖不全を回避できるOre-LoxPシステムに基づいた新しいコンディショナルノックアウトマウスの作成に着手し、現在までに目的とした相同組換えを起こしたES細胞を用いてキメラマウスの作成に至っている。次に、COにより特異的に作動する新規細胞内レセプタの検索を行うために、COにより惹起される細胞内代謝変動をCE-MSを用いて解析した。その結果、アセトアミノフェン投与による肝臓内CO産生増加に伴い、肝臓内メチオニンの増加とS-アデノシルメチオニンおよびシステインからグルタチオンやタウリンに至る代謝経路の抑制が認められた。この結果より、メチオニンからシステイン合成に至る含硫アミノ酸代謝経路に存在するcystathionine β-synthase(CBS)がCOの新しい細胞内標的分子であることが明らかになってきた。また、CBS精製蛋白を用いてCOによる酵素活性阻害様式を解析した結果、数mMのCOによりCBS活性阻害が認められるがこれはヘムの2つの軸配位子のうちシステイン残基がCOと置換することで生じることが明らかになった。さらに我々はCOと別の内因性ガス状メディエータである一酸化窒素(NO)と生体内における相互作用について解析した結果、網膜組織内において両者の既知標的分子である可溶性グアニル酸シクラーゼ(sGC)活性を局所で産生されるCOとNOが協調して制御しており、このCOによるsGCの活性制御は局所のNO濃度に強く依存していることが明らかになった。本研究期間でHO-CO系を介した新たな生物活性を見出すことが出来たが、今後我々が取り組んでいる新規遺伝子改変動物の利用により更なるHOの生物学的意義の解明を行う必要があると考えている。

【研究連携者】
花岡健次郎	東京大学	大学院薬学系研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
齊戸美弘	豊橋技術科学大学	大学院・工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)
佐久間邦弘	豊橋技術科学大学	工学部	准教授	(Kakenデータベース)
庭山雅嗣	静岡大学	工学部	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
佐藤伸一	東京大学	医学部附属病院	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
合田亘人	慶應義塾大学	医学部	講師	(Kakenデータベース)
大西保行	実験動物中央研究所	プロジェクト推進センター	副部長	(Kakenデータベース)
江川毅	慶應義塾大学	医学部	助手	(Kakenデータベース)