Achievementsメチル水銀(MeHg)は強力な神経毒性を示す外因性親電子物質であり、酸化ストレス誘導を介した神経毒性を示すことが報告されているが、その毒性発現機構には未だ不明な点が多く残されている。本研究では、MeHgの化学特性に注目し、システインパースルフィドをはじめとした活性イオウ分子種による細胞内親電子シグナルの制御の観点からその毒性発現の分子機構を解明することを目指している。昨年度までの研究において、MeHg曝露培養細胞およびMeHg投与マウス脳組織における内因性の親電子性シグナル分子である8-ニトロ-cGMPおよび活性イオウ分子種の細胞内動態解析を行い、MeHg曝露による活性イオウ分子の低下と8-ニトロ-cGMPシグナル経路の異常な活性化が、MeHgの神経毒性発現に深く関わることを明らかにした。生体内の新規活性イオウ分子産生系としてシステイン-tRNA合成酵素(CARS)を同定した。本年度は、活性イオウ分子を介する細胞内親電子シグナル制御機構をさらに精緻に解明するために、CARSによるパースルフィド産生とその役割についての解析を行った。マウスおよびヒトCARSおよびそれらの各種変異体の解析により、CARSが細胞内における活性イオウ分子産生の大部分を担っていることが分かった。CARSは様々な細胞内タンパク質のポリサルファ化に関わることも明らかになった。タンパク質ポリサルファ化はシステインチオール基を酸化から保護することにより、タンパク質の構造や活性の維持に働いていると考えられる。これらのことから、CARSが産生する活性イオウ分子は、MeHgなどの外因性親電子物質による毒性発現の制御や8-ニトロ-cGMPなどの細胞内親電子シグナルの制御に関わることが示唆された。