[ODP4F] f. Microbial Metabolism

[ODP-080] Discovery of reactive sulfur biosynthesis pathway mediated by aminoacyl-tRNA synthetase in bacteria

○Tomoaki Ida¹, Minkyung Jung¹, Tetsuro Matsunaga¹, Akira Nishimura², Masanobu Morita¹, Tsuyoshi Takata¹, Hozumi Motohashi³, Takaaki Akaike¹ (¹Dept. Environ. Med. Mol. Toxicol., Tohoku Univ. Grad. Sch. Med., ²Div. Biol. Sci, NAIST., ³Dept. Gene Exp. Regulation, IDAC, Tohoku Univ.)

【目的】我々はこれまで，強力な求核性を有するシステインパースルフィド（CysSSH）などの活性硫黄分子の生体内生成を見出し，主要なCysSSH生成系としてcysteinyl-tRNA synthetase (CARS) を同定した。一方，CysSSH生合成系の全貌は明らかではない。そこで本研究では，細菌におけるCysSSH合成機構について解析した。
【方法・結果】組換え大腸菌CARSを用いた硫黄代謝解析により，CARSに種横断的に高度に保存されたアミノ酸配列（KIIKモチーフ）とその周辺アミノ酸配列を同定した。さらに，CARSはシステインを基質にした酵素反応において光学異性体特異性はなく，さらに基質としてもシステイン以外のチオール含有化合物からパースルフィドを合成することが示された。一方，CARS以外の19種のアミノアシル-tRNA合成酵素のCysSSH合成活性を検討した結果，CARS以外でもleucyl-tRNA合成酵素（LARS）など各種アミノアシル-tRNA合成酵素がCysSSHを産生した。
【考察】本研究成果を契機に，CARSやLARSなど各種アミノアシル-tRNA合成酵素が，アミノアシル化反応によるタンパク質合成だけでなく，活性硫黄分子の主要な生成系として生体内におけるエネルギー代謝をはじめ多彩な生理活性を発揮していることが内外に広く認知されつつある。