硫化氢是一种广为人知的有毒物质，但研究表明，硫化氢也是参与控制多种生物机能的“多刃剑”。在这些生物机能的控制中，硫化氢活化成各种形式的“超硫分子”，发挥信号传递因子的作用，但迄今为止从代谢到控制系统的基本过程尚未明确。
东京大学大学院综合文化研究科的清水隆之助教、增田建教授、东北大学大学院医学系研究科的赤池孝章教授、东京工业大学生命理工学院的增田真二副教授、美国印第安纳大学的戴安娜•卡普德维拉博士研究员等人组成的研究团队明确了控制生物功能的超硫分子在细胞内产生并参与生物控制的方式。今后有望开发出一种前所未有的独特的治疗方法，来治疗与超硫分子相关的生理功能疾病。该成果已刊登于PNAS Nexus在线快报版上。
研究团队着眼于清水助教此前鉴定的超硫分子响应性转录因子SqrR参与控制的，与超硫分子代谢相关的酶，详细研究了超硫分子代谢对SqrR依赖性转录控制的影响。
图1.过硫化物参与的生物机能控制（供图：东京大学）
SqrR的活性因超硫分子的多硫化物修饰而改变。因此，为鉴定参与SqrR活性控制的超硫分子代谢酶，研究团队分别制作了多个酶基因缺失株作为候选并对SqrR的转录活性进行了分析。最终，鉴定出了2种具有硫转移活性的酶。
一种是已知作为主要超硫分子代谢酶的硫化氢氧化酶SQR。研究发现，这是维持SqrR依赖性信号传导所需的代谢酶。另一种是叫做硫氰酸生成酶的一种硫转移酶，有助于解除SqrR依赖性信号的传导。
当测定各种酶的酶活性发现，SQR显示出了对一种超硫分子谷胱甘肽过硫化物（GSSH）和半胱氨酸过硫化物（CysSSH）的合成活性。另一方面，硫氰酸虽然能够显示硫转移活性，但对于硫是实际从何处转移到何处的并未明确。因此，研究团队从SQR着手，分析了超硫分子的细胞内动态，结果显示，SQR有助于提供超硫分子，以维持SqrR的多硫化物修饰，并因此与维持SqrR依赖性信号的传递有关。
为确定由SQR提供给SqrR的超硫分子的类型，研究团队验证了恢复sqr基因缺失株中SqrR依赖性信号传导异常的超硫分子。结果表明，通过以CysSSH处理细胞，可恢复sqr基因缺失的影响。此外，还发现SqrR对CysSSH的反应性更高。因此，SqrR显示出优先检测由SQR产生的CysSSH的可能。
以上结果表明，由SQR提供的，以CysSSH为代表的超硫分子，与持续的SqrR活性控制有关。
在本次研究中，研究团队明确了硫化氢和超硫分子代谢与其控制机制的主要相关性，今后有望针对硫化氢参与的各种疾病开发出全新方案和治疗方法。例如，明确精神分裂等脑部疾病中，脑内的硫化氢浓度变高，其原因有可能是多硫化物修饰的蛋白质积蓄。这也提示了，可以通过控制硫化氢和超硫分子代谢来控制病情的发展。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：PNAS Nexus
论文：Polysulfide metabolization enzymes influence SqrR-mediated sulfide-induced transcription by impacting intracellular polysulfide dynamics
DOI：10.1093/pnasnexus/pgad048
