Expression of malaria parasite mitochondrial protein in yeast and design of novel antimalarial compounds
Project/Area Number |
22K14838
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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Research Institution | The University of Tokushima |
Principal Investigator |
伊藤 剛 徳島大学, 先端酵素学研究所, 助教 (50897733)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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Keywords | ミトコンドリア / リンゴ酸-キノン酸化還元酵素 / TCA回路 / マラリア原虫 / 異種発現 / リンゴ酸-キノン酸化還元酵素 / 阻害剤 / ケミカルバイオロジー |
Outline of Research at the Start |
マラリア原虫ミトコンドリアのリンゴ酸-キノン酸化還元酵素 (MQO)は、マラリア原虫のエネルギー代謝に重要なタンパク質であり、選択的な抗マラリア剤の標的分子として期待されている。MQOの強力な阻害剤ferulenolは選択的な抗マラリア剤のリード化合物として有望だが、ドラッグデザインの手掛かりに必要なferulenolの結合様式は不明のままである。本研究では、培養や遺伝子組換え実験が容易な酵母にマラリア原虫MQOを機能発現させ、その分子特性を理解する。さらに、この酵母発現系を駆使してferulenolの結合様式を解明し、その知見を基に類縁体合成を進めることで選択的な抗マラリア剤の創製を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
マラリア原虫リンゴ酸-キノン酸化還元酵素 (PfMQO)は、リンゴ酸からオキサロ酢酸への酸化とキノンからキノールへの還元を触媒する。本酵素は、マラリア原虫ミトコンドリアにおいてTCA回路と電子伝達系の構成因子として機能すると考えられており、抗マラリア剤の有望な標的分子として注目されている。2022年度はPfMQOの機能研究を可能とするマラリア化酵母の構築とミトコンドリアにおけるPfMQOの機能解明を目指した。 酵母ミトコンドリアのリンゴ酸脱水素酵素(yMDH1)を欠損させ、かわりにPfMQOを組込むことで、推定されているマラリア原虫ミトコンドリアを模倣したマラリア化酵母(PfMQO発現株)を作製した。生育試験の結果、PfMQOの発現はyMDH1欠損株の生育を相補することがわかった。すなわちPfMQOは、TCA回路でリンゴ酸をオキサロ酢酸に酸化するyMDH1と相同な機能を有するミトコンドリアタンパク質であることが示唆された。 さらに、PfMQO発現株の細胞分画を実施し、PfMQOがミトコンドリアで機能発現することを明らかにした。また、ミトコンドリアの呼吸活性を測定した結果、PfMQOを介するTCA回路依存的な呼吸活性が認められた。 次に、リンゴ酸の取込み能が異なるインタクトおよび超音波処理したミトコンドリアについてPfMQO活性を詳細に比較することで、PfMQOのリンゴ酸反応部位がマトリックス側に位置することを同定した。以上の結果より、PfMQOがTCA回路の構成因子として機能するミトコンドリアタンパク質であることを示した。
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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
これまでの研究で、PfMQOの機能研究に利用可能なマラリア化酵母の構築に成功した。また、このマラリア化酵母を駆使し、PfMQOがTCA回路の構成因子として機能するミトコンドリアタンパク質であることを明らかにした。このような理由から、研究はおおむね順調に推移していると考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
MQOはマラリア原虫などの原生生物や一部のバクテリアに分布しているが、いずれにおいてもその立体構造は明らかとなっていない。また、PfMQOの強力な阻害剤としてferulenolが報告されているが、ドラッグデザインの手掛かりに必要な阻害剤の結合様式は未だ不明なままである。2022年度の研究で構築に成功したマラリア化酵母は、酢酸培地においてPfMQO(酸化的リン酸化)を要求するため、変異あるいは阻害剤が与えるPfMQO機能への影響を生育試験レベルで評価できる。そこで2023年度は、様々なPfMQO変異株を作製し、それらについて生育試験を実施することでPfMQOの機能に深く関与する、あるいは阻害剤との相互作用にかかわるアミノ酸残基を特定し、PfMQOの分子特性を精査する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(11 results)