硫化水素を利用した生物の情報伝達の理解に大きな一歩 硫化水素センサータンパク質とヘムの関係性を示す世界初の成果

東京大学大学院総合文化研究科の清水隆之助教、増田建教授、新井宗仁教授、林勇樹助教、東京工業大学地球生命研究所の Shawn E McGlynn 准教授、東京工業大学大学院生命理工学院の増田真二准教授らの研究グループは、細菌における硫化水素を利用した情報伝達にヘムが関与することを世界で初めて明らかにしました。

近年、毒物として有名な硫化水素が、ほぼ全ての生物で様々な生理活性の調節に関わることがわかってきました。硫化水素による情報伝達では、イオウ原子が過剰に付加した低分子（過イオウ化分子）を介したタンパク質の過イオウ化修飾が重要です。以前、清水助教らの研究グループは、過イオウ化分子を検知するセンサータンパク質としてSqrRというタンパク質を同定しました。SqrRを含めた過イオウ化分子センサータンパク質のいくつかは、金属・非金属センサータンパク質の仲間であることがわかっていましたが、その意味はわかっていませんでした。

清水助教は、SqrRタンパク質を精製している際に、タンパク質溶液が黄色いことに気づきました。その後の詳しい解析から、SqrRにはヘムが特異的に結合することを突き止めました。さらに、ヘムが結合することでSqrRの立体構造が変化し、その機能を変化させることがわかりました。ヘムに含まれる鉄は硫化水素からの過イオウ化分子の生成を手助けする可能性があります。したがって、硫化水素による情報伝達では、過イオウ化分子の増加だけでなく、ヘムの増加も重要であることが考えられます。SqrRが過イオウ化分子に加えてヘムを検知できることは、硫化水素による情報伝達に速やかに応答することを可能にしていると考えられます。

今回の成果は、硫化水素を利用した情報伝達に金属・非金属センサータンパク質の仲間が関与することに意味を見出す重要な発見です。研究が進めば、硫化水素が関与する生理機能の疾患に対する新たな治療法の開発へとつながることも期待されます。

「硫化水素による生理活性の制御に関わる研究は、ここ数年で世界的に広く展開されつつあります。こうした状況の中、世界に先駆けてヘムが硫化水素による情報伝達に重要であることを示せたのは、東大で増田建先生、新井先生、林先生のご協力を得られたことが大きいと思います」と清水助教は話します。「これまでの私たちの研究から、SqrRは硫化水素による情報伝達機構を解明する有用なモデルとなると確信しています」と今後の研究の発展に意欲を示します。