Analyses on membrane trafficking mechanism related to severe malaria
| Project/Area Number |
20H03476
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 49040:Parasitology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 健太郎 東北大学, 農学研究科, 教授 (30401178)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | マラリア / メンブレントラフィック / ロゼット化 / シクエストレーション |
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| Outline of Research at the Start |
マラリア感染赤血球内で形作られる赤血球蛋白質や原虫蛋白質の輸送システム、赤血球膜に提示された蛋白質と宿主の血管内皮蛋白質との相互作用、というマラリアの病態発症や重症化に直接関わるメカニズムの解明についてはなおざりの状態である。本研究では、マラリアの病態の重症化の原因となる感染赤血球のロゼット化と血管内皮との癒着、結合（シクエストレーション）を担当する原虫蛋白質群や宿主細胞蛋白質群が、感染赤血球内でのメンブレントラフィックによって輸送され、感染赤血球膜に提示される機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マラリア対策を目的とした研究開発の大部分は、スクリーニングによる薬剤開発に特化しており、マラリア原虫と宿主との相互作用の観点から、病態発症のメカニズムに挑む研究アプローチはほとんどとられていない。つまり、マラリア感染赤血球内で形作られる赤血球蛋白質や原虫蛋白質の輸送システム、赤血球膜に提示された蛋白質と宿主の血管内皮蛋白質との相互作用、というマラリアの病態発症や重症化に直接関わるメカニズムの解明についてはなおざりの状態である。本研究の目的は、マラリアの病態の重症化の原因となる感染赤血球のロゼット化と血管内皮との癒着、結合（シクエストレーション）を担当する原虫蛋白質群や宿主細胞蛋白質群が、感染赤血球内でのメンブレントラフィックによって輸送され、感染赤血球膜に提示される機構の解明を行うことである。
本年度は、局在解析によりマウレル裂へと輸送されていることが同定されたマラリア原虫の蛋白質をコードする遺伝子の欠損変異虫体の作出を行った。
(i)同定した原虫蛋白質をコードする遺伝子について、熱帯熱マラリア原虫を用いて、遺伝子欠損変異虫体（ノックアウト原虫）を作出した。
(ii)ノックアウト原虫の表現型（増殖効率、赤血球侵入効率、形態等）を野生株と比較解析した。
本解析においては、電気穿孔による相同組換え系により、薬剤耐性遺伝子を原虫のゲノムに組込んだ後、組換わった原虫のみを選り分ける必要がある。また、原虫の生存に必須の遺伝子についてはノックアウトできない。ノックアウト原虫の作製には通常数ヶ月を要する。本実験系はすでに確立済みであり、複数のノックアウト原虫の作出に成功している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、局在解析によりマウレル裂へと輸送されていることが同定されたマラリア原虫の蛋白質をコードする遺伝子の欠損変異虫体の作出を行った。
(i)同定した原虫蛋白質をコードする遺伝子について、熱帯熱マラリア原虫を用いて、遺伝子欠損変異虫体（ノックアウト原虫）を作出した。
(ii)ノックアウト原虫の表現型（増殖効率、赤血球侵入効率、形態等）を野生株と比較解析した。
このため、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は原虫由来リガンドであるPfEMP1の赤血球表面への輸送に必須な原虫及び宿主因子の同定を行う。
(i)PfEMP1に対応する血管内皮細胞レセプターであるCD36との結合性を各原虫蛋白質のノックアウト原虫と野生株の感染赤血球との間で比較して、CD36への結合親和性が有意に低下するノックアウト原虫を選別する（CD36結合親和性試験）。
(ii)選別したノックアウト原虫を感染させた赤血球内でのマウレル裂の形態やPfEMP1の局在の変化について、金コロイド標識し、電子顕微鏡解析を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Tree of motility;A proposed history of motility systems in the tree of life2020
Author(s)
M Miyata, R C Robinson, T QP Uyeda, Y Fukumori, S Fukushima, S Haruta, M Homma, K Inaba, M Ito, C Kaito, K Kato, TKenri, Y Kinosita, S Kojima, T Minamino, H Mori, S Nakamura, D Nakane, K Nakayama, M Nishiyama, S Shibata, K Shimabukuro, M Tamakoshi, A Taoka, Y Tashiro, ITulum, HiWada, K Wakabayashi
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 25
Issue: 1
Pages: 6-21
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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