| Project/Area Number |
22K07047
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 49040:Parasitology-related
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| Research Institution | Microbial Chemistry Research Foundation |
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Principal Investigator |
二瓶 浩一 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (40373344)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯島 正富 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所 沼津支所, 研究員 (10184342)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 原虫 / ペプチド誘導体 / 分泌経路 / 分子標的 / ゴルジ体層板 / 小胞体ホメオスタシス / 抗原虫剤 / 小胞体 / 分泌 / カーゴレセプター / 選別 / UPR / Sar1 |
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| Outline of Research at the Start |
MCFは，トキソプラズマや他の原虫に優れた抗原虫作用を示す環状構造のジペプチドである．申請者は，MCFの創薬研究から、原虫側の小胞体で選別輸送を制御するSar1 GTPaseホモログを介するシステムがMCFの有効な標的の一つであること，MCFにより原虫のUPRの亢進作用を示すことを突き止めている．一方，原虫は，他の真核生物で保存されるUPRで働くストレスセンサーが欠損し、その応答機構と活性型Sar1へのスイッチ機構についても謎である．即ち原虫は，宿主生物と顕著に異なる独自の小胞体機能システムを所持している．従って，原虫小胞体を含む分泌経路の実体解明は、原虫創薬の新たな発展に繋がると期待できる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
抗原虫剤メタサイトフィリン(MCF)は，申請者の研究グループで発見したトキソプラズマに優れた抗原虫作用を示す環状構造のジペプチドであり，他の原虫にも抗原虫活性を示す．その標的は，原虫の小胞体におけるSar1GTPaseを介する生命反応およびストレス応答であることをこれまでの我々の研究で確認している．本研究において、申請者はアピコンプレクサ類原虫のモデルとしてトキソプラズマ，キネトプラスト類原虫のモデルとしてアフリカトリパノソーマを用いて原虫のSar1を介する小胞体とゴルジ体間，即ち，初期分泌経路における原虫特異的な生命反応と抗原虫薬MCFの作用機序を明らかにし，新たな原虫創薬の分子基盤を構築することを目的とする．
MCFの抗原虫作用の重要な標的の１つであるSar1は，真核生物において広く保存されており，小胞体－ゴルジ体間における小胞輸送を制御するGTPaseとして働くことがこれまでの研究で解明されている．原虫にもそのホモログが存在するものの，結合するヌクレオチドの制御システム等，未だ不明な部分が多い．申請者および他の研究グループの研究成果から小胞体におけるストレス応答（UPR）とSar1が制御する小胞輸送とが経路として繋がっていること，そこに分泌カーゴレセプターの１つp24ファミリー膜タンパク質が双方を仲介する役割を果たすことを明らかにしており，本研究立案の発端となっている．原虫において，UPRのストレスセンサーおよび活性型（GTP結合）のSar1を形成する因子の実体について分かっておらず，他の生物種と大きく異なる機構が存在することを示唆している．本研究によるMCFによる抗原虫作用の解明は，未だ分かっていない原虫独自の分泌機構の謎にせまり，新しい創薬の進展に繋がることが期待できる．
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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
抗原虫剤メタサイトフィリン(MCF)は，申請者の研究グループで発見したトキソプラズマに優れた抗原虫作用を示す環状構造のジペプチドであり，他の原虫にも抗原虫活性を示す．その標的は，原虫の小胞体におけるSar1GTPaseを介する生命反応およびストレス応答であることをこれまでの我々の研究で確認している．本研究において、申請者はアピコンプレクサ類原虫のモデルとしてトキソプラズマ，キネトプラスト類原虫のモデルとしてアフリカトリパノソーマを用いて原虫のSar1を介する小胞体とゴルジ体間，即ち，初期分泌経路における原虫特異的な生命反応と抗原虫薬MCFの作用機序を明らかにし，新たな原虫創薬の分子基盤を構築することを目的とする．
MCFの抗原虫作用の重要な標的の１つであるSar1は，真核生物において広く保存されており，小胞体－ゴルジ体間における小胞輸送を制御するGTPaseとして働くことがこれまでの研究で解明されている．原虫にもそのホモログが存在するものの，結合するヌクレオチドの制御システム等，未だ不明な部分が多い．申請者および他の研究グループの研究成果から小胞体におけるストレス応答（UPR）とSar1が制御する小胞輸送とが経路として繋がっていること，そこに分泌カーゴレセプターの１つp24ファミリー膜タンパク質が双方を仲介する役割を果たすことを明らかにしており，本研究立案の発端となっている．原虫において，UPRのストレスセンサーおよび活性型（GTP結合）のSar1を形成する因子の実体について分かっておらず，他の生物種と大きく異なる機構が存在することを示唆している．本研究によるMCFによる抗原虫作用の解明は，未だ分かっていない原虫独自の分泌機構の謎にせまり，新しい創薬の進展に繋がることが期待できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度，T. bruceiにおいてp24ファミリーがErd2とBiPの局在性維持に関わること，さらに，p24自体がErd2のカーゴレセプターであり，小胞体ホメオスタシスに機能することを示した．2023年度において，さらにp24ファミリー欠損株の表現型解析を進めた．ゴルジ体の代表的マーカーの１つであるGRASPの局在性について解析したところ，変異株において，野生株ゴルジ体のdotパターンの局在性を示さず，小胞体または不特定に断片化した膜上に局在性を示した．さらに，ゴルジ体で働く糖転移酵素GT8，ゴルジ体層板間で働くp115などの局在についても確認したところ，GRASPと同様の局在パターンを示した．以上の結果からp24ファミリーがゴルジ体の生合成，もしくは，対象のゴルジ体局在マーカーの小胞体からの選別に関与する可能性が示された．現在，原虫変異株に対する電子顕微鏡による解析を進めている．
T. gondiiに対するMCFの作用機序解析から，その分子標的としてSar1GTPaseとその活性化に関与する可能性のある因子を見出しており，昨年度は，原虫で初めてSar1GEFを同定することに成功し， Sar1GEFが生存に必須の因子であることもToxoDBより確認した．今回，抗原虫剤MCFによる原虫に対するトランスクリプトーム解析結果を見直した．その結果，MCF作用に影響するunknown遺伝子について各々確認したところ，４コピー存在するp24ファミリー，Erd2，Rer1などカーゴレセプターが含まれていることが明らかとなった．従って，カーゴ選別システム自体がMCF作用の標的である可能性が示唆された．
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