酵母におけるアルギニン・一酸化窒素の合成を介した新規抗酸化機構

酵母精氨酸/一氧化氮合成介导的新型抗氧化机制

• 批准号: 11J09201
• 负责人: 西村 明
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09201/
• 关键词: 一酸化窒素; 酸化ストレス; 酵母

これまでに出芽酵母の新規な酸化ストレス耐性機構を解析してきた。その過程で、酵母においてアルギニンから一酸化窒素合成酵素(NOS)活性依存的に合成される一酸化窒素(NO)が細胞にストレス耐性を付与するというモデルを提唱している。また、酵母NOSとして世界で初めて、Tah18を同定している。本年度は、マイクロアレイによるNOの下流経路の探索及び、細胞内でのTah18の機能について解析を行った。マイクロアレイを用いて、NO処理における転写誘導を解析した。その結果、NOは外部からの銅の取り込みを活性化させることが判明した。また、銅の取り込みの活性化を通して、抗酸化酵素であるsuperoxide dismutase 1(Sod1)の活性を増加させることも見出した。次に、酸化ストレス下でのTAH18の転写レベルを調べたところ、高温および過酸化水素などの酸化ストレスによってTAH18は誘導された。また、TAH18の条件的破壊株を用いて、高温処理におけるNO生成能と生存率の関連性を調べた。その結果、TAH18の発現を止めると、高温処理下でもNO含量が増加せず、NO生成能が消失した。生存率も野生株に比べて著しく低下したが、NO処理により生存率は野生株並みに回復した。本年度の研究から、出芽酵母にはTah18のNOS活性依存的に発生したNOによりSod1の酵素活性を調節することで、酸化ストレス耐性を獲得する機構が存在することを発見した。本研究は世界で初めて、真菌類のNOSを同定し、その生理機能を解析したという観点から非常に意義深い。このため、本研究はNO研究の画期的なブレークスルーとなる可能性を秘めている。

到目前为止，我们已经分析了酿酒酵母的一种新的氧化应激耐受机制。在此过程中，我们提出了一个模型，其中一氧化氮（NO）由酵母中的精氨酸以依赖于一氧化氮合酶（NOS）活性的方式合成，赋予细胞应激耐受性。我们还鉴定出 Tah18 是世界上第一个酵母 NOS。今年，我们利用微阵列探索了NO的下游通路，并分析了Tah18在细胞内的功能。使用微阵列分析NO处理后的转录诱导。结果表明，NO 会激活从外部吸收铜。他们还发现，通过激活铜的吸收，抗氧化酶超氧化物歧化酶 1 (Sod1) 的活性得到提高。接下来，我们检测了氧化应激下TAH18的转录水平，发现TAH18是由高温和过氧化氢等氧化应激诱导的。我们还使用条件破坏的 TAH18 菌株研究了高温处理下 NO 产生能力和存活率之间的关系。结果，当TAH18的表达停止时，即使在高温处理下NO含量也不会增加，并且NO产生能力消失。存活率也显着低于野生型菌株，但NO处理使存活率恢复到与野生型菌株相同的水平。通过今年的研究，我们发现酿酒酵母具有通过调节Sod1酶活性并以依赖于Tah18的NOS活性的方式产生NO来获得氧化应激耐受性的机制。该研究在国际上首次鉴定真菌中的NOS并分析其生理功能，意义重大。因此，这项研究有可能成为NO研究划时代的突破。

项目成果

Oxidative stress-induced NO synthesis and its physiological role in yeast Saccharomyces cerevisiae

酿酒酵母氧化应激诱导的NO合成及其生理作用

• 发表时间: 2011
• 作者: Morita S;Miyata S;森田晶子・宮田清司;鵜飼真璃・飯森菜月・森田晶子・宮田清司;Y.Ikeda;Y. Ikeda;Y. Ikeda;池田陽一;Y.Ikeda;Y.Ikeda;Yutaka Shimizu;西村明
• 通讯作者: 西村明