トキソプラズマ原虫の急性感染および潜伏感染における宿主細胞制御の解明

• Project/Area Number: 14J07030
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Veterinary medical science
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 杉 達紀 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: Toxoplasma gondii / 潜伏感染 / Amylopectin / Glycogen Phosphorylase / cAMP / トキソプラズマ / ハイスループットスクリーニング / cAMPシグナル

Outline of Annual Research Achievements

トキソプラズマ原虫は宿主との境界である寄生胞膜を、潜伏感染期特異的にさらに嚢虫壁（シスト壁）と呼ばれる構造体で裏打ちして宿主と隔てられる。
本年度の研究では潜伏感染時に宿主との相互作用を変化させる要因として原虫の形成するシスト壁に注目し、この形成を調節する原虫因子の同定および制御機序の解析を行った。
cAMPシグナルがシスト壁形成において両方向の制御を担っていることが既報で示唆されており、本研究ではProtein Kinase A (PKA)ファミリーのうち、Toxoplasma gondii PKA catalytic subunit 3 (TgPKAc３)がシスト壁形成の抑制方向のシグナルを制御していることを明らかにした。
TgPKAc3がどのようにシスト壁形成を制御しているかを明らかにするために、免疫沈降法にて相互作用因子の同定を行った。ヒットしたタンパク質の中で、典型的なPKA基質配列を持った遺伝子を絞り込んだところ、Glycogen Phosphorylase と相同なタンパク質(TgGP1)が見つかったため、この因子の解析を進めた。
TgGP1ノックアウト原虫およびリン酸化されないTgGP1S25Aでは原虫細胞はAmylopectinを過剰に貯留し、TgGP1遺伝子が機能的であることおよびリン酸化位置が重要な役割を担っていることが明らかになった。リン酸化状態であるTgGP1S25Eでは野生型原虫細胞が Amylopectinを貯留する潜伏感染期においてもAmylopectin貯留が非常に少ないことがわかった。
潜伏感染に至った原虫は厚いシスト壁を形成してしまい、宿主からのエネルギー獲得に不利益が生じると考えられる。TgPKAc3によるTgGP1の制御はシスト壁の生成とアミロペクチンとしてのエネルギー貯蔵が調和を持って制御されている仕組みの一つであると示唆された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A single mutation in the gatekeeper residue in TgMAPKL-1 restores the inhibitory effect of a bumped kinase inhibitor on the cell cycle (2015)
  • Author(s): Tatsuki Sugi, Shin-ichiro Kawazu, Taisuke Horimoto, Kentaro Kato
  • Journal Title: International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.ijpddr.2014.12.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microplate assay for screening Toxoplasma gondii bradyzoite differentiation with DUAL luciferase assay (2014)
  • Author(s): Tatsuki Sugi, Tatsunori Masatani, Fumi Murakoshi, Shin-ichiro Kawazu, Kentaro Kato
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 464 Pages: 9-14
  • DOI: 10.1016/j.ab.2014.06.018
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Glycogen Metabolism in Toxoplasma gondii: Storage, Regulation, and Effects on Parasite Growth (2016)
  • Author(s): Tatsuki Sugi, YanFen Ma, Tadakimi Tomita, Rama Yakubu, Bing Han, Vincent Tu, Kentaro Kato, Shin-Ichiro Kawazu, Louis Weiss
  • Organizer: 第85回日本寄生虫学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎市民プラザ ( 宮崎県・宮崎市 )
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Toxoplasma utilizes a cAMP signal to suppress bradyzoite differentiation via TgPKAc1 (2015)
  • Author(s): Tatsuki Sugi, Yan Fen Ma, Tadakimi Tomita, Kentaro Kato, Shin-Ichiro Kawazu, Louis Weiss
  • Organizer: 13th International Congress on Toxoplasmosis and Toxoplasma gondii Research
  • Place of Presentation: Gettysburg, PA, USA
  • Year and Date: 2015-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CRISPR-based simple Insertional KO streamline with T. gondii ME49 strain (2015)
  • Author(s): Tatsuki Sugi, Tadakimi Tomita, Yan Fen Ma, Rama Yakubu, Kentaro Kato, Shin-Ichiro Kawazu, Louis Weiss
  • Organizer: 第84回日本寄生虫学会大会
  • Place of Presentation: 杏林大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-22
• [Presentation] トキソプラズマの潜伏感染および急性感染を制御するシグナル経路の解析 （獣医学奨励賞 受賞講演） (2014)
  • Author(s): 杉 達紀
  • Organizer: 第157回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [Presentation] DUAL－LUCIFERASEを利用したトキソプラズマ潜伏感染の高効率評価系 (2014)
  • Author(s): ○杉 達紀 、正谷 達謄 、村越 ふみ 、河津 信一郎 、加藤 健太郎
  • Organizer: 第157回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗原虫薬のスクリーニング方法及び組換えトキソプラズマ株 (2014)
  • Inventor(s): 加藤 健太郎 杉 達紀 正谷 達謄
  • Industrial Property Rights Holder: 加藤 健太郎 杉 達紀 正谷 達謄
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-109262
  • Filing Date: 2014-05-27