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

[ODP-045] Supersulfide metabolism regulated by rhodanese in bacteria and mitochondria

Yuka Unno¹, Tetsuro Matsunaga¹, Masanobu Morita¹, Minkyung Jung¹, Tsuyoshi Takata¹, Tomoaki Ida¹, Michito Yoshizawa², Hozumi Motohashi³, Takaaki Akaike¹ (¹Dept. Environ. Med. Mol. Toxicol., Tohoku Univ. Grad. Sch. Med., ²Lab. Chem. Life Sci., Inst. Innov. Res., Tokyo Inst. Tech., ³Dept. Gene Exp. Regulation, IDAC, Tohoku Univ.)

【目的】我々は，システインパースルフィド（CysSSH）に代表される超硫黄分子種が，原核生物から真核生物に至るまで種横断的に豊富に生成されることを見出した．さらに，主要な超硫黄生成経路としてシステイニルtRNA合成酵素（CARS）を同定し，ミトコンドリア型CARS（CARS2）由来の超硫黄分子がミトコンドリア電子伝達系を維持・促進することを明らかにした．一方で，ある種の好熱細菌（Aquifex aeolicus）では，硫黄転移酵素ロダネーゼが，熱水噴出孔に存在する単体硫黄（S₈）の分解・代謝に関与することが示されている．本研究では，ロダネーゼに着目し，細菌・ミトコンドリアにおける超硫黄代謝機構について解析を行った．
【方法・結果】ヒト培養細胞HEK293Tに，超硫黄分子を捕捉する分子カプセルを添加し，質量分析(MS)解析を行なった結果，真核生物・哺乳類細胞内においてS₈が生成することを見出した．HEK293Tから単離ミトコンドリアを調製し，独自開発したシングルミトコンドリア機能解析システムで検討したところ，S₈捕捉分子カプセルの添加によりミトコンドリア膜電位形成が著しく消失した．さらに，組換えロダネーゼタンパク質を調製し，S₈と反応後，LC-MS/MS解析を行なったところ，ロダネーゼは既知のシアン解毒活性とは独立して，グルタチオンGSHを硫黄受容体としたS₈代謝活性を有することが分かった．
【結語】本研究において，真核生物・哺乳類細胞内においてS₈が生成することを見出し，ミトコンドリアにおける，S₈分子およびロダネーゼによる硫黄代謝機構の一端を明らかにした．今後の解析により，細菌・ミトコンドリアにおける硫黄呼吸の基盤となる硫黄代謝機構の全容解明が期待される．