合成酵素はシステインポリスルフィド生成とミトコンドリアのエネルギー産生をコントロールしているシステイン(CysSH)のチオール基にイオウ原子が過剰に挿入されたシステインパースルフィド(CysSSH)は様々な生物種で豊富に存在しているが、その生合成および生理学的機能についてはほとんど知られていない。今回我々は、原核生物および哺乳類のシステインtRNA合成酵素(CARS)が、CysSHを基質としてCysSSHを合成することを発見した。大腸菌や哺乳類細胞のシステイン含有タンパク質にCysSSHが非常に多く含まれることを見出し、CARSにより合成されるCysSSHがタンパク質の翻訳時に直接ポリペプチドに取り込まれることを明らかにした。vivoで主要なシステインパースルフィド合成酵素として機能いることが証明された。したミトコンドリアの異常は、CARS2のCysSSH合成活性の回復により消失することから、ミトコンドリアにおけるCysSSH生成がミトコンドリアの形態形成およびエネルギー代謝や呼吸機能の発現・維持に必須であるといえる。したがって、今回のCARS依存的パースルフィド産生メカニズムの発見が、生理学的および病態生理学的なレドックスシグナル制御機構の解明や、酸化ストレスおよびミトコンドリア機能障害に基づく治療標的の探索に大きく貢献することが期待される。