| Project/Area Number |
23K06518
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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 | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
徳舛 富由樹 長崎大学, 熱帯医学研究所, 教授 (60733475)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | マラリア / リン脂質 / 脂質代謝 / コンディショナルノックアウト / リピドミクス / 寄生虫 / リン脂質の多様性 |
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| Outline of Research at the Start |
赤内期の熱帯熱マラリアは、赤血球に侵入し赤血球膜から寄生胞膜の中で成長し、増殖する。細胞内の原虫の成熟にともない、宿主赤血球膜、原虫を包む寄生胞膜、そして寄生している原虫の脂質構成は３つの異なった分子構成になる。この違いは主にリン脂質とそこに含まれる2本のアシル鎖の組み合わせにより決定され、数千種にも及ぶ多様性が存在する。この多様性は各膜の物性にも影響し、感染細胞全体のバランスを維持している。本研究では、赤内期マラリア感染赤血球がどのように最適な膜脂質分子構成を維持しているかに焦点をあて、リン脂質バラエティの中核をなすアシル転移酵素群の機能解析と細胞生物学的解析からその生存戦略を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は複数のリン脂質合成経路にかかわる酵素を標的として、3つのコンディショナルノックアウト株（酵素名は独自に命名）を作成した。一つはlysophophatidic acidからphosphatidic acidを作成するAGPAT2、Glycerol-3-phosphateからlysophosphatidic acidを合成するGPAT1、そしてDiacylglycerolからTriacylglycerolを合成するDGATである。この３酵素はすべて必須アミノ酸と考えられているため、Rapamycinでノックアウトを誘導したところ、AGPAT2とGPAT1で48時間以内に、そしてDGATは4日目以降に死滅が確認できた。DGATにおける死滅の遅延は、脂質貯留元となるTAGを再利用し枯渇してから死ぬタイムラグを示していると思われる。
AGPAT2欠損で迅速に死滅する原因を調べるため、トランスクリプトームを調べたところ、細胞分裂や脂質代謝関連の遺伝子発現の低下が確認された。同時に質量分析によりリン脂質プロファイルがノックアウト株で変化し、多価不飽和脂肪酸を含むリン脂質が低下していることが明らかとなった。また原虫細胞の大きな嵌入構造が確認され、構造異常と代謝異常が死滅の原因と思われる。
DGATに関しては、細胞内油滴量の減少と生殖母体への分化が阻害され、AGPAT2とは全く異なるメカニズムに関与していることが分かった。一方、GPAT1欠損も早い影響が出ると同時に生殖母体の構造に異常が見られた。これらのデータより、リン脂質代謝の各段階が感染細胞の様々な恒常性の維持に重要な役割をしていることが明らかとなった。AGPAT2に関してはBioarchiveに発表済みであり、現在投稿中である（doi: https://doi.org/10.1101/2024.01.13.575495)
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画している研究対象酵素群のうち、予備実験の効果もあって、3つの酵素に関してコンディショナルノックアウトの作成と、基本的な増殖への影響と性分化における重要性を見ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
AGPAT2に関しては、論文の査読結果に応じて追加実験を行い、原虫が死滅する原因の更なる詳細解析を進めると同時に、ラマン顕微鏡をはじめ生物物理学的アプローチにより、各膜間の脂質プロファイルの違いを見ていく予定である。
GPAT1は現在欠損によりどのように原虫が死滅しているのかが不明なため、細胞生物学的にその原因の究明を行う。
DGATは性分化の初期段階に影響するデータが得られているため、分化を制御する転写因子等に焦点をあて、分化コミットメントの機序にDGATがどのようにかかわっているかを解析する。これには、Real-time PCRの準備を進めており、DGATによる制御が転写因子による分化制御の上流か下流かが判明する。また電子顕微鏡観察により感染細胞の構造的異常の有無を確認する。
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