硫化氫是一種廣爲人知的有毒物質，但研究表明，硫化氫也是參與控制多種生物機能的「多刃劍」。在這些生物機能的控制中，硫化氫活化成各種形式的「超硫含量子」，發揮訊號傳遞因子的作用，但迄今爲止從代謝到控制系統的基本程序尚未明確。
東京大學大學院綜合文化研究科的清水隆之助教、增田建教授、東北大學大學院醫學系研究科的赤池孝章教授、東京工業大學生命理工學院的增田真二副教授、美國印第安納大學的戴安娜•卡普德維拉博士研究員等人組成的研究團隊明確了控制生物功能的超硫含量子在細胞内產生並參與生物控制的方式。今後有望開發出一種前所未有的獨特的冶癒方法，來冶癒與超硫含量子相關的生理功能疾病。該成果已刊登於PNAS Nexus線上快報版上。
研究團隊着眼於清水助教此前鑑定的超硫含量子響應性轉錄因子SqrR參與控制的，與超硫含量雜交世代謝相關的酶，詳細研究了超硫含量雜交世代謝對SqrR依賴性轉錄控制的影響。
圖1.過硫化物參與的生物機能控制（供圖：東京大學）
SqrR的活性因超硫含量子的多硫化物修飾而改變。因此，爲鑑定參與SqrR活性控制的超硫含量雜交世代謝酶，研究團隊分別製作了多個酶基因缺失株作爲候選並對SqrR的轉錄活性進行了分析。最終，鑑定出了2種具有硫轉移活性的酶。
一種是已知作爲主要超硫含量雜交世代謝酶的硫化氫氧化酶SQR。研究發現，這是維持SqrR依賴性訊號傳導所需的代謝酶。另一種是叫做硫氰酸生成酶的一種硫轉移酶，有助於解除SqrR依賴性訊號的傳導。
當測定各種酶的酶活性發現，SQR顯示出了對一種超硫含量子麩胱甘肽過硫化物（GSSH）和半胱胺酸過硫化物（CysSSH）的合成活性。另一方面，硫氰酸雖然能夠顯示硫轉移活性，但對於硫是實際從何處轉移到何處的並未明確。因此，研究團隊從SQR着手，分析了超硫含量子的細胞内動態，結果顯示，SQR有助於提供超硫含量子，以維持SqrR的多硫化物修飾，並因此與維持SqrR依賴性訊號的傳遞有關。
爲確定由SQR提供給SqrR的超硫含量子的類型，研究團隊驗證了恢復sqr基因缺失株中SqrR依賴性訊號傳導異常的超硫含量子。結果表明，透過以CysSSH處理細胞，可恢復sqr基因缺失的影響。此外，還發現SqrR對CysSSH的反應性更高。因此，SqrR顯示出優先檢測由SQR產生的CysSSH的可能。
以上結果表明，由SQR提供的，以CysSSH爲代表的超硫含量子，與持續的SqrR活性控制有關。
在本次研究中，研究團隊明確了硫化氫和超硫含量雜交世代謝與其控制機制的主要相關，今後有望針對硫化氫參與的各種疾病開發出全新方案和冶癒方法。例如，明確精神分裂等腦部疾病中，腦内的硫化氫濃度變高，其終極因數有可能是多硫化物修飾的蛋白質積蓄。這也提示了，可以透過控制硫化氫和超硫含量雜交世代謝來控制病情的隊形變換。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：PNAS Nexus
論文：Polysulfide metabolization enzymes influence SqrR-mediated sulfide-induced transcription by impacting intracellular polysulfide dynamics
DOI：10.1093/pnasnexus/pgad048
