[ODP10] 3. Physiology / Structural biology -a. Metabolism, biosynthesis and metabolome

[ODP-044] Cross-species conservation and generation of knockout mice of sulfurtransferase, Rhodanese

Akira Sato¹, Masanobu Morita¹, Minkyung Jung¹, Tetsuro Matsunaga¹, Tsuyoshi Takata¹, Tomoaki Ida¹, Hozumi Motohashi², Takaaki Akaike¹ (¹Dept. Environ. Med. Mol. Toxicol., Tohoku Univ., Grad. Sch. Med., ²Dept. Gene Exp. Reg., IDAC, Tohoku Univ.)

【目的】我々は，システインパースルフィドなどの超硫黄分子が，原核生物から真核生物に至るまで生体内で豊富に生成され，ミトコンドリアにおいて生成する超硫黄分子が電子伝達系を維持・促進する硫黄呼吸の存在を見出した．一方，好熱細菌Aquifex aeolicusにおいて，硫黄転移酵素ロダネーゼが単体硫黄（S₈）を代謝して硫黄呼吸へ関与することが報告されているが，真核生物のロダネーゼの機能は，シアン化合物の解毒に関与することが知られているのみである．本研究では，ロダネーゼの種横断的な保存性と生理機能の解明に向けた解析を行った．
【方法・結果】シーケンスアラインメントの結果，活性中心システインを含めて，細菌からヒトに至るまでロダネーゼのアミノ酸配列は高度に保存されていた．組換えタンパク質を調製し，独自開発したPEGマレイミドを用いたゲルシフトアッセイ（PMSA）により，ロダネーゼが細菌（大腸菌）内でポリスルフィド化されていることが分かった．一方，高等生物においてロダネーゼは，メルカプトピルビン酸硫黄転移酵素（3-MST）とも高度にアミノ酸配列が保存されており，さらに，これらの遺伝子が，同一染色体上にプロモーターを共有し，head to headの形で隣接していることが分かっている．現在，ゲノム編集によりロダネーゼおよび3-MSTの単独および二重欠損マウスを作製し，その表現型を解析中である．
【結語】本研究において，ロダネーゼが細菌から哺乳類・ヒトまで種横断的に高度に保存されており，超硫黄分子・S₈を介した硫黄呼吸の一端を明らかにした．今後の解析により，ロダネーゼの種横断的な保存性の意義と原核生物・真核生物における生理機能の解明が期待される．