硫化水素は、生体内でsulfide-quinone oxidoreductase（SQR）によって解毒代謝されることが示唆されているが、その代謝メカニズムの詳細は不明である。一方、我々は最近、CARS2によって産生されるパースルフィドなどの活性イオウ代謝物が、ミトコンドリア電子伝達系の電子受容体として働くことで、新規エネルギー代謝であるイオウ呼吸を司ることを発見した（Nat. Commun., 2017）。本研究では、SQRゲノム編集マウスを作製し、SQRによる硫化水素の代謝機構の解明を試みた。ミトコンドリア局在タンパク質であるSQRのミトコンドリア移行シグナル配列を欠損させ、ミトコンドリア選択的SQR欠損（SQRΔN変異）マウスを作製した。このマウスから不死化線維芽細胞（SQRΔN変異MEF）を樹立し、SQRタンパク質の局在を解析したところ、SQRΔN変異体はミトコンドリアには局在せず細胞質のみに発現していた。さらに、細胞の硫化水素代謝活性はSQRΔN変異MEFと野生型MEFで有意な差は認められず、SQRΔN変異は硫化水素解毒機能を保持していることが判明した。次に、SQRΔN変異MEF のミトコンドリア膜電位を解析した結果、野生型MEFに比べて膜電位が顕著に減少していることを見出した。このことは、SQRがミトコンドリア内で硫化水素のプロトンを利用し、膜電位の形成・維持に関与していることを示唆している。また、SQRΔN変異マウスは生後3週間からエネルギー代謝不全により成長遅延を示し、生後2ヶ月以内に死亡した。以上より、 SQRは硫化水素の解毒代謝のみならず、硫化水素を利用して膜電位を形成・維持することでイオウ呼吸を行い、エネルギー代謝に関わることが明らかとなった。
