東北大、哺乳類の「硫黄呼吸」発見　酸素の代わりに硫黄でエネルギー確保

東北大学の研究グループが、酸素を使わずにエネルギーを生み出す「硫黄呼吸」を発見。心臓疾患やがんの治療に役立つ可能性があるという。

　東北大学の研究グループはこのほど、ヒトを含む哺乳類が硫黄代謝物を利用してエネルギーを生み出す仕組みを持っていることを世界で初めて明らかにし、「硫黄呼吸」と名付けた。呼吸器や心臓の疾患、がんなどの予防や治療法開発に役立つ可能性があるという。

硫黄呼吸の仕組み

　哺乳類はエネルギーのほとんどを酸素呼吸で生み出しているため、これまで生命活動の維持には酸素が必須だと考えられてきた。しかし、筋肉のように酸素消費が大きい組織や造血幹細胞、悪性度の高いがんなどでは酸素が不足することも多いことから、酸素を使わずにエネルギーを作る方法が存在する可能性が示唆されていたという。

　その有力候補とされているのが硫黄だ。まだ地球上に酸素が存在していなかった約40億年前、生物は硫黄を利用してエネルギーを生み出していたと考えられており、現代でも硫黄化合物である硫酸塩を使う微生物がいるという。また硫黄はニンニクやタマネギといった食物、温泉や火山などの自然環境にも豊富に存在し、その分子は酸素分子と類似した反応を起こすことも可能だ。

　研究グループではすでに、過剰に硫黄が結合し酸素の代替物として働くことができる「システインパースルフィド」という物質が哺乳類の体内に多量に存在することを明らかにしていたが、今回、この物質の新たな代謝経路をミトコンドリアで発見。ミトコンドリアがエネルギーを生み出す過程で、酸素の代わりに利用されていることが分かったという。

　研究グループは新しいエネルギー産生経路を「硫黄呼吸」と名付け、さらに調査。正常なマウスと比べて、硫黄呼吸のできないマウスは成長が著しく悪かったことから、硫黄呼吸は生命活動に重要な役割を果たしていると考えられるとした。硫黄呼吸を制御、調整することで老化防止や長寿、慢性難治性の呼吸器疾患やがんの予防、治療法開発などにつながる可能性があるという。

正常なマウス（左）と硫黄代謝不全マウス（右）

　研究成果は英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に10月27日10時（英国時間）付で掲載された。

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