マラリア原虫配偶子認識・膜融合機構の解明とその普遍性の検証

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 22112519
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 平井 誠 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (50326849)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2011: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: マラリア原虫 / 受精 / GCS1

Research Abstract

これまで本研究課題において明らかにしたことは、マラリア原虫の雄側受精因子であるGCS1が動植物に共通した受精因子であり、受精因子として機能するためにはGCS1が雄原虫細胞膜上に結合していることが必須であることである。このことは、メス側に存在する受容体様分子の存在を示唆する。これらを背景として、本年年度はGCS1受容体様分子を含めた受精因子の探索を行った。
マラリア原虫生殖母体特異的に発現している遺伝子をマイクロアレイにより抽出し、その中から特に1)細胞膜タンパク、2)細胞内タンパクをコードしている遺伝子を候補分子として選択した。
これら候補遺伝子を欠損した原虫株の受精能を調べることで、受精因子をコードする遺伝子を探索した。その結果、マラリア原虫の性分化は正常なものの、a)雄原虫の性成熟(鞭毛放出)に必須な因子、b)受精に必要な因子を同定した。b)は、そのアミノ酸配列から核タンパクをコードしていることが推察される。従って、この遺伝子産物自体は受精因子ではなく、転写因子複合体の一部として機能すると推察される。この仮説によれば、標的遺伝子の中には受精因子が含まれることが期待できる。現在、Chip Assayにより標的遺伝子を探索している。
これまでのマラリア原虫の生物学的ツールは逆遺伝学的手法が主流であり、順遺伝学は未開発の状態である。そこで、ゲノムワイドに高頻度で突然変異が発生するマラリア原虫(ミューテーター)を作成し、これが順遺伝学的ツールとして使用できるかを検証した。すなわちミューテーターを継代感染を繰り返すことで原虫ゲノムにおける高頻度突然変異の有無を次世代シークエンサーを用いて解析した。その結果、野生株よりも100倍程度高い変異発生率を示した。以上から、受精現象を含むマラリア原虫生物の研究ツールが確立したと結論した。

Research Products

• [Journal Article] A critical role for phagocytosis in resistance to malaria in iron-deficient mice (2011)
  • Author(s): Matsuzaki-Moriya C, Tu L, Ishida H, Imai T, Suzue K, Hirai M, Tetsutani K, Hamano S, Shimokawa C, Hisaeda H
  • Journal Title: Eur J Immunol Volume: 41 Pages: 1365-75
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clues to Evolution of the SERA Multigene Family in 18 Plasmodium Species. (2011)
  • Author(s): Arisue N, Kawai S, Hirai M, Palacpac NM, Jia M, Kaneko A, Tanabe K, Horii T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: vol.6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The functional domain of GCS1-based gamete fusion resides in the amino terminus in plant and parasite species. (2010)
  • Author(s): Mori T, Hirai M, Kuroiwa T, Miyagishima SY.
  • Journal Title: PLoS One Volume: vol.5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of experimental cerebral malaria is independent of IL-23 and IL-17. (2010)
  • Author(s): Ishida H, Matsuzaki-Moriya C, Imai T, Yanagisawa K, Nojima Y, Suzue K, Hirai M, Iwakura Y, Yoshimura A, Hamano S, Shimokawa C, Hisaeda H.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: Vol.402 Pages: 790-795
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of a transgenic mosquito expressing circumsporozoite protein, a malarial protein, in the salivary gland of Anopheles stephensi (Diptera : Culicidae). (2010)
  • Author(s): Matsuoka H, Ikezawa T, Hirai M
  • Journal Title: Acta Med Okayama Volume: vol.64 Pages: 233-241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of a loop-mediated isothermal amplification method as a tool for diagnosis of infection by the zoonotic simian malaria parasite Plasmodium knowlesi. (2010)
  • Author(s): Iseki H, Kawai S, Takahashi N, Hirai M, Tanabe K, Yokoyama N, Igarashi I.
  • Journal Title: J Clin Microbiol. Volume: vol.48 Pages: 2509-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The first case of a class I glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency, G6PD Santiago de Cuba (1339 G>A), in a Chinese population as found in a survey for G6PD deficiency in northeastern and central China. (2010)
  • Author(s): Wang J, Matsuoka H, Hirai M, Mu L, Yang L, Luo E.
  • Journal Title: Acta Med Okayama Volume: vol.64 Pages: 49-54
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fertilization is a novel attacking site for the transmission blocking of malaria parasites. (2010)
  • Author(s): Hirai M, Mori T.
  • Journal Title: Acta Trop Volume: vol.114 Pages: 157-161
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超加速変異(進化)型ネズミマラリア原虫の創出とその順遺伝学への応用 (2012)
  • Author(s): 平井誠
  • Organizer: 第81回日本寄生虫学会大会
  • Place of Presentation: 兵庫医科大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] GCS1を基軸としたマラリア原虫配偶子認識・膜融合機構の解明 (2011)
  • Author(s): 平井誠
  • Organizer: 第75回日本植物学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東大駒場キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] Male fertility of malaria parasite is determined by GCS1, a plant-type reproduction factor. Biology of Malaria (2011)
  • Author(s): 平井誠
  • Organizer: IUMS 2011
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Male fertility of malaria parasite is determined by GCS1, a plant-type reproduction factor (2011)
  • Author(s): 平井誠
  • Organizer: Malaria Mini-symposium
  • Place of Presentation: 長崎大学熱帯医学研究所
  • Year and Date: 2011-09-06
• [Presentation] Fertilization of malaria parasite is determined by GCS1, a definitive fertilization factor. (2010)
  • Author(s): 平井誠
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2010-12-07