Analysis of membrane deforming proteins in Malaria parasite

• Project/Area Number: 17K08808
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Parasitology (including sanitary zoology)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Yamada Hiroshi 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (80325092)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: マラリア / 膜輸送 / 膜変形 / ダイナミン / リン脂質 / 感染症

Outline of Final Research Achievements

Malaria parasite live with erythrocyte and form parasitophorous vacuole (PV) around the parasite. And the parasite develops membrane trafficking system to get nutrients and transport many proteins. In this study, we tried to examine whether or not malarial proteins could participate in these membrane remodeling. We found that the candidate protein directly bound to liposomes and deformed them. The activity of membrane deformation by the protein was altered in the presence of GTP. We are now investigating the detailed mechanism of membrane deformation by the protein using electron microscopy and high speed atomic force microscopy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マラリアは３大感染症の一つであり、世界で最も被害の大きい寄生虫感染症である。抗マラリア薬は主要な治療法であるが、薬剤耐性の出現、拡散により、その対応が急務である。熱帯熱マラリア原虫は、赤血球に寄生すると膜輸送を発達させ栄養分を取り込み、また複雑な膜輸送を伴う寄生環境を構築する。この膜輸送に必須である膜制御タンパク候補をみつけ、その性状を解析した。このタンパクの機能阻害は、膜輸送の不全を引き起こすと考えられる。この知見から、これらタンパクを標的に抗マラリア薬の創製が可能となった。本研究の進展は、原虫生理の理解と創薬の展開に大きく寄与していくものと考えられ、その医学薬学的意義も深い。

Research Products

• [Journal Article] Initial phospholipid-dependent Irgb6 targeting to Toxoplasma gondii vacuoles mediates host defense. (2019)
  • Author(s): Lee, Y., Yamada, H., Pradipta, A., Ma, J.S., Okamoto, M., Nagaoka, H., Takashima, E., Standley, D.M., Sasai, M., Takei, K., Yamamoto, M.
  • Journal Title: Life Science Alliance Volume: 3 Issue: 1 Pages: 000-000
  • DOI: 10.26508/lsa.201900549
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phosphorylation of cortactin by cyclin-dependent kinase 5 modulates actin bundling by the dynamin 1-cortactin ring-like complex and formation of filopodia and lamellipodia in NG108-15 glioma-derived cells (2019)
  • Author(s): Tadashi Abe, The Mon La, Yuuzi Miyagaki, Eri Oya, Fan-Yan Wei, Kento Sumida, Kenshirou Fujise, Tetsuya Takeda, Kazuhito Tomizawa, Kohji Takei and Hiroshi Yamada
  • Journal Title: International Journal of Oncology Volume: 54 Pages: 550-558
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ATP6AP2 variant impairs CNS development and neuronal survival to cause fulminant neurodegeneration (2019)
  • Author(s): Takuo Hirose, Alfredo Cabrera-Socorro, David Chitayat, Thomas Lemonnier, Olivier Feraud, Carmen Cifuentes-Diaz, Nicolas Gervasi, Cedric Mombereau, Tanay Ghosh, Loredana Stoica, Al Bacha Jeanne d'arc, Hiroshi Yamada et al.
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 130 Issue: 5 Pages: 2145-2162
  • DOI: 10.1172/jci79990
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dynamic clustering of dynamin-amphiphysin helices regulates membrane constriction and fission coupled with GTP hydrolysis (2018)
  • Author(s): Tetsuya Takeda, Toshiya Kozai, Huiran Yang, Daiki Ishikuro, Kaho Seyama, Yusuke Kumagai, Tadashi Abe, Hiroshi Yamada, Takayuki Uchihashi, Toshio Ando, Kohji Takei
  • Journal Title: eLife Volume: 7 Pages: 1-19
  • DOI: 10.7554/elife.30246
  • NAID: 120006510224
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 腎糸球体ポドサイト におけるアンフィファイジン１の機能 (2019)
  • Author(s): 山田浩司、The Mon La、竹田哲也、阿部匡史、淺沼克彦、竹居孝二
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] 腎糸球体ポドサイト におけるダイナミンイソフォームの局在と機能 (2019)
  • Author(s): 阿部匡史、The Mon La、橘洋美、竹田哲也、竹居孝二、山田浩司
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] Amphiphysin 1 is important for actin cytoskeletal regulation with synaptopodin in glomerular podocyte (2019)
  • Author(s): The Mon La, Tadashi Abe, Masayuki Morita, Eizo Takashima, Tetsuya Takeda, Katsuhiko Asanuma, Kohji Takei, Hiroshi Yamada
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 筋細胞膜の形態形成における張力応答メカニズムの解析 (2019)
  • Author(s): 藤瀬 賢志郎, 山田 浩司, 竹居 孝二, 竹田 哲也
  • Organizer: 2019年生体運動研究合同班会議
• [Presentation] ダイナミンによる浸潤突起形成に関わる新規因子の探索 (2019)
  • Author(s): 岡本 瑞生, 李 建振, 山田 浩司, 竹居 孝二, 竹田 哲也
  • Organizer: 2019年生体運動研究合同班会議
• [Presentation] 熱帯熱マラリア原虫の小胞輸送関連分子の解析 (2018)
  • Author(s): 山田 浩司
  • Organizer: 第26回分子寄生虫学ワークショップ/第16回分子寄生虫・マラリア研究フォーラム合同大会
• [Presentation] Dynamin 2 mutation in Charcot-Marie-Tooth disease disturbs reorganization of actin cytoskeleton in glomerular podocyte (2018)
  • Author(s): Kohji Takei, Natsuki Wakita, The Mon La, Kento Sumida, Moin Saleem, Tetsuya Takeda, Hiroshi Yamada
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] Actin bundling mechanism by dynamin GTPase (2018)
  • Author(s): Hiroshi Yamada, Tadashi Abe, Tetsuya Takeda, Eizo Takashima,Masayuki Morita, Kohji Takei
  • Organizer: 第70回日本生物工学会大会
• [Presentation] Elucidating pathogenesis of congenital muscular and neuronal diseases caused by defective membrane remodeling of dynamin GTPase (2018)
  • Author(s): 竹田 哲也, 藤瀬 賢志郎, 延永 裕太, 山田 浩司, 竹居 孝二
  • Organizer: 第56回日本生物物理学会年会
• [Presentation] Elucidating pathogenesis of congenital myopathy caused by defective membrane remodeling (2018)
  • Author(s): Kenshiro Fujise, Kaho Seyama, Yasuka Yamashita, Hiroshi Yamada, Kohji Takei and Tetsuya Takeda
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会合同大会
• [Presentation] 膜リモデリングおよびリン脂質代謝異常に起因する先天性ミオパチー発症機序の解明 (2018)
  • Author(s): 藤瀬 賢志郎 、背山 佳穂 、山下 恭加、山田 浩司、戸井 基道、竹居 孝二、竹田 哲也
  • Organizer: 日本筋学会第4回学術集会
• [Presentation] ダイナミン2のシャルコー・マリー・ツゥース病の原因変異とアクチン再構成との相関 (2018)
  • Author(s): 隅田健斗、The Mon La、和木田夏輝、森田将之、高島英造、竹田哲也、阿部匡史、竹居孝二、山田浩司
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Role of amphiphysin 1 in actin regulation of glomerular podocyte (2018)
  • Author(s): The Mon La, Natsuki Wakita, Kento Sumida, Tetsuya Takeda, Tadashi Abe, Kohji Takei, Hiroshi Yamada
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ダイナミンーコルタクチンらせん状複合体の解析：機械的なアクチン線維束形成とアクチン脱重合保護作用 (2017)
  • Author(s): 阿部匡史、山田浩司、竹田哲也、内橋貴之、安藤敏夫、竹居孝二
  • Organizer: ２０１７年生命科学系学会合同年次大会 Conbio2017
• [Presentation] "Clusterase" model of dynamin-mediated membrane fission (2017)
  • Author(s): T. Takeda, T. Kozai, H. Yang, K. Seyama, Y. Kumagai, T. Abe, H. Yamada, T. Uchihashi, T. Ando, K. Takei
  • Organizer: The 2017 ASCB/EMBO meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイナミン２のシャルコー・マリー・トゥース病の原因変異は腎ポドサイトのアクチン再構成を阻害する (2017)
  • Author(s): 和木田夏輝、The Mon La、隅田健斗、竹田哲也、阿部匡史、竹居孝二、山田浩司
  • Organizer: ２０１７年生命科学系学会合同年次大会 Conbio2017
• [Presentation] アンフィファイジン１の腎糸球体ポドサイトにおける役割 (2017)
  • Author(s): The Mon La, N. Wakita, K. Sumida, T. Takeda, T. Abe, K. Takei, H.Yamada
  • Organizer: ２０１７年生命科学系学会合同年次大会 Conbio2017
• [Presentation] ダイナミンによる膜切断過程の動態イメージング (2017)
  • Author(s): 竹田哲也、小財稔矢、楊恵然、石黒大輝、背山佳穂、熊谷祐介、阿部匡史、山田浩司、内橋貴之、安藤敏夫、竹居孝二
  • Organizer: ２０１７年生命科学系学会合同年次大会 Conbio2017