マダニ唾液分子HlSG-g22に見出された宿主免疫制御メカニズムの解析

• Project/Area Number: 22K14997
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 川田 逸人 北里大学, 医学部, 助教 (80899295)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: フタトゲチマダニ / 唾液腺 / 抗炎症性唾液物質 / 病原体伝播幇助 / AlphaFold2 / タンパク質-タンパク質ドッキングシミュレーション / マダニ / RNAi / マダニ吸血生理 / マダニ媒介感染症 / 感染免疫 / SAT

Outline of Research at the Start

吸血性節足動物であるマダニは様々な感染症を媒介するベクターである。近年、マダニが吸血時に分泌する抗炎症性唾液物質に病原体の伝播を促進する働きがある可能性が報告され、マダニ媒介感染症予防薬の標的として注目されているが、その分子メカニズムは明らかになっていない。申請者は先行研究にて、フタトゲチマダニの唾液腺にて発現している遺伝子HlSG-g22をノックダウンするとマダニの吸血が阻害され、飽血に至らないことを明らかにした。そこで、本研究ではHlSG-g22の機能を明らかにすることで、マダニ抗炎症性唾液物質が有する病原体伝播促進機能ついて評価考察を行う。

Outline of Annual Research Achievements

吸血を介して様々な病原体を媒介するマダニが吸血時に分泌する唾液には生化学的多様性に富んだ生理活性物質、すなわち唾液物質が含まれており、一部の抗炎症性物質がマダニ媒介感染症（tick-borne disease: TBD）の病原体媒介効率を促進させているという知見が報告され[Manning and Cantaert, 2019]、TBD予防医学における新たな創薬標的として注目されている。先行研究では当研究室が有する単為生殖系フタトゲチマダニ岡山株の唾液腺にて発現しているmRNAのEST databaseを対象とした抗炎症性物質探索を実施しており、当該研究において多種マダニの抗炎症性物質を検索配列としたBLASTn解析においてHlSG-g22様遺伝子を同定し、逆遺伝学的解析の結果、１）当該遺伝子をノックダウン（knockdown: KD）するとフタトゲチマダニの吸血が進行しないこと、２）当該遺伝子KDマダニ吸血部位では血管内皮細胞のVE-cadherinが濃染させること、３）対照群と比較して実験群では吸血部位に集積したT細胞数が優位に多いことを明らかにしている。加えて当該遺伝子ORFアミノ酸配列を用いてSWISS-MODELを用いた立体構造類似性検索を実施したところ多種マダニより報告されたケモカイン結合タンパク質であるEvasin-3と部分的に高次構造上確度の高い分子モデルが予測された。そこでAlphaFold2にて予測された当該遺伝子の立体構造に対し、Evasin-3にて結合性が報告されているCXCL1に対するタンパク質ータンパク質ドッキングシミュレーションを実施した。するとCXCL1の受容体結合部位に対して結合するドッキングポーズをトップヒットとした。今後、予測された結果をもとにin vitroにおける解析を実施することで当該遺伝子が有するケモカイン結合性を明らかにしたい。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は段階的に研究が遂行され、HLSG-g22様分子のマダニ刺咬部位での役割が明かになりつつある。特に当該遺伝子と高次構造上の類似性を有するタンパク質が有するケモカインに対して計算化学的手法を用いて分子特性を解析したところ同様の機能を有する可能性が示唆された。今後計算化学的手法を用いて当該遺伝子の更なる分子特性を解析するとともにin vitroにおける解析を進めたい。

Strategy for Future Research Activity

HlSG-g22様分子が有するであろう抗炎症性作用を評価するために下記の研究を予定している。なお、進行状況に応じて前後する可能性もある。
１）計算化学的手法を用いたHlSG-g22様分子の機能予測：先述のAlphaFold2にて予測された立体構造情報を用いて分子特性を解析するとともに、計算された当該遺伝子とCXCL1間の分子間相互作用を明らかにすることで両分子間の結合特性を評価したい。また、ヒトおよびマウスにおける各種ケモカインの立体構造情報を取得し、立体構造情報データベースを構築することで多種ケモカインに対する結合性も評価したい。
２）培養細胞を用いたケモカイン阻害作用の評価：先述の血管内皮細胞におけるVE-cadherin発現抑制調節およびT細胞遊走抑制機能について、培養細胞を用いた分子生物学的機序の解析を行う。具体的にはHlSG-g22様分子の組み換えタンパク質を作製し、血管内皮細胞およびT細胞の培養細胞に対し、ケモカイン単独刺激群・HlSG-g22様分子共刺激群を作製し、VE-cadherin発現量もしくはT細胞の走化性を評価し、比較解析を実施する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Food- and vector-borne parasitic zoonoses: Global burden and impacts (2023)
  • Author(s): Anisuzzaman、Hossain Md. Shahadat、Hatta Takeshi、Labony Sharmin Shahid、Kwofie Kofi Dadzie、Kawada Hayato、Tsuji Naotoshi、Alim Md. Abdul
  • Journal Title: Advances in Parasitology Volume: 2023 Pages: 87-136
  • DOI: 10.1016/bs.apar.2023.02.001
  • ISBN: 9780443159480
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] RNA activation in ticks (2023)
  • Author(s): Kwofie Kofi Dadzie、Hernandez Emmanuel Pacia、Anisuzzaman、Kawada Hayato、Koike Yuki、Sasaki Sana、Inoue Takahiro、Jimbo Kei、Mikami Fusako、Ladzekpo Danielle、Umemiya-Shirafuji Rika、Yamaji Kayoko、Tanaka Tetsuya、Matsubayashi Makoto、Alim Md Abdul、Dadzie Samuel Kweku、Iwanaga Shiroh、Tsuji Naotoshi、Hatta Takeshi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 9341-9341
  • DOI: 10.1038/s41598-023-36523-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A possible circulation of a dominant Dibothriocephalus nihonkaiensis haplotype in Japan revealed by molecular analysis of clinical tapeworm samples (2023)
  • Author(s): Ladzekpo Danielle、Kwofie Kofi Dadzie、Kawada Hayato、Mikami Fusako、Tsuji Naotoshi、Iwanaga Shiroh、Dadzie Samuel Kweku、Hatta Takeshi、Ishino Tomoko
  • Journal Title: Parasitology International Volume: 96 Pages: 102771-102771
  • DOI: 10.1016/j.parint.2023.102771
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マダニ唾液中に見出されたHLCBP1の計算科学的機能解析 (2023)
  • Author(s): 川田 逸人, 佐々木 紗己, 小池 優貴, 井上 貴裕, 神保 惠, 三上 房子, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: 第75回日本衛生動物学会
• [Presentation] 実験室継代ワクモを用いた生物活性試験 (2023)
  • Author(s): 井上 貴裕, 水谷 恵子, 小池 優貴, 佐々木 紗己, 神保 惠, 川田 逸人, 吉田 知生, 小田 憲司, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: 第166日本獣医学会学術集会
• [Presentation] マダニ刺咬部位における皮膚トランスクリプトーム (2023)
  • Author(s): 上松 史尚, 川田 逸人, 小池 優貴, 佐々木 紗己, 中島 政斗, 佐々木 萌可, 三角 修斗,青島 更紗, 砂川 滉, Kofi Dadzie Kwofi, Meryem Behri, Danielle Ladkzepo, 神保 惠, 井上 貴裕, 三上 房子, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: PPEZ TOKYO 2023
• [Presentation] フタトゲチマダニ唾液腺発現遺伝子における新規有用物質の探索 (2023)
  • Author(s): 佐々木 萌可, 川田 逸人, 小池 優貴, 佐々木 紗己, 中島 政斗, 上松 史尚, 三角 修斗,青島 更紗, 砂川 滉, Kofi Dadzie Kwofi, Meryem Behri, Danielle Ladkzepo, 神保 惠, 井上 貴裕, 三上 房子, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: PPEZ TOKYO 2023
• [Presentation] 神奈川県立津久井湖城山公園にて採取されたマダニのSFTS病原体保有調査 (2023)
  • Author(s): 中島 政斗, 神保 惠, Danielle Ladkzepo, 川田 逸人, 小池 優貴, 佐々木 紗己, 佐々木 萌可, 上松 史尚, 三角 修斗, 青島 更紗, 砂川 滉, Kofi Dadzie Kwofi, Meryem Behri, 井上 貴裕, 三上 房子, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: PPEZ TOKYO 2023
• [Presentation] 2022年度神奈川県立津久井湖城山公園マダニ分布調査 (2023)
  • Author(s): 神保 惠, Danielle Ladkzepo, 川田 逸人, Meryem Behri, 小池 優貴, 佐々木 紗己,佐々木 萌可, 中島 政斗, 上松 史尚, 松田 洋志郎, 三角 修斗, 三上 房子, 辻 尚利, 八田 岳士
  • Organizer: PPEZ TOKYO 2023
• [Presentation] ワクモの効率的な駆除に向けた誘引効果試験 (2023)
  • Author(s): 井上 貴裕, 國貞 葉奈子, 水谷 恵子, 吉田 知生, 稲垣 歩, 上野 崇寿, 小田 憲司, 川田 逸人, 辻 尚利, 古川 隼士, 八田 岳士
  • Organizer: 日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] マダニ唾液物質HlSG-g22様遺伝子ノックダウンマダニの刺咬部位における炎症反応の病理学的評価 (2023)
  • Author(s): 佐々木紗己、川田逸人、小池優貴、佐々木萌可、中島政斗、上松史尚、松田洋志郎、三角修斗、Kofi Dadzie Kwofi、Danielle Ladzekpo、Meryem Behri、井上貴裕、神保惠、三上房子、久保誠、朽津有紀、長塩亮、山本大介、加藤大智、辻尚利、八田岳士
  • Organizer: 第91回日本寄生虫学会
• [Presentation] マダニ唾液由来HlSG-g22様タンパク質の計算科学的解析 (2023)
  • Author(s): 川田逸人、小池優貴、佐々木紗己、中島政斗、佐々木萌可、上松史尚、三角修斗、Kofi Dadzie Kwofi、Danielle Ladzekpo、MEryem Behri、井上貴裕、神保惠、三上房子、田仲哲也、辻尚利、八田岳士
  • Organizer: 第92回日本寄生虫学会
• [Presentation] マダニ吸血必須因子HlSG-g22はVE-cadherinを介して血管透過性を亢進する。 (2022)
  • Author(s): 川田逸人、小池優貴、佐々木紗己、朽津有紀、関口智也、佐々木萌可、中島政斗、山本大介、加藤大智、久保誠、長塩亮、辻尚利、八田岳士
  • Organizer: 第74回日本衛生動物学会
• [Presentation] マダニ唾液物質HlSG-g22の血管内皮細胞に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 佐々木紗己、川田逸人、小池優貴、関口智也、佐々木萌可、中島政斗、Emmanuel Pacia Hernandez、Kofi Dadzie Kwofi、Danielle Ladzekpo、井上貴裕、神保惠、三上房子、山本大介、加藤大智、辻尚利、八田岳士
  • Organizer: 第91回日本寄生虫学会
• [Presentation] マダニ唾液由来HlSG-g22様分子の刺咬部位における役割 (2022)
  • Author(s): 佐々木紗己、川田逸人、小池優貴、佐々木萌可、中島政斗、上松史尚、井上貴裕、神保惠、三上房子、Kofi Dadzie Kwofi、Danielle Ladzekpo、Meryem Behri、朽津有紀、長塩亮、久保誠、山本大介、加藤大智、辻尚利、八田岳士
  • Organizer: 第81回日本寄生虫学会・東日本日本支部大会