次世代オルガネラ学の革新的ツールである超高速進化型マラリア原虫の創成

• Project Area: "Matryoshka"-type evolution of eukaryotes
• Project/Area Number: 24117504
• 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: 久枝 一 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50243689)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: アピコプラスト / ミューテーター / マラリア原虫 / ミトコンドリア

Research Abstract

逆遺伝学的手法はマラリア生物学の発展にこれまで大きく貢献したが、この手法は核コード遺伝子のみを対象としており、ミトコンドリアとアピコプラストにコードされている遺伝子へ適用できないという避けがたい障壁により、オルガネラコード遺伝子の機能解析は今日まで手付かずの状態にある。本研究目的は、オルガネラDNAにおいて超高頻度に変異が発生する原虫、いわゆるオルガネラミューテーターマラリア原虫を創出することである。本年度はアピコプラストDNAポリメラーゼの全長をクローニングし、ポリメラーゼの校正活性に必須な４個のアミノ酸（2個のアミノ酸が1セット、つまり合計2セット（セットA、B））をアラニンに置換した。作成した変異型遺伝子セットAおよびBをそれぞれ野生型原虫に導入し、変異型遺伝子で野生型遺伝子を置き換えた組み換え原虫の作成を試みた。その結果、セットAに変異を持つ組み換え体は得られなかったことから、セットAのアミノ酸置換はポリメラーゼ活性に必須であり、組み換え原虫は致死になると推察した。一方、セットBの部分に変異を持つ組み換え原虫が得られた。しかし、この組み換え原虫のクローニングを行ったが、置換したアミノ酸変異が野生型に戻ってしまった組み換え原虫しか得られなかった。この組み換え原虫には選択マーカー遺伝子がゲノム内に挿入されていることから、組み換え自体は行われたものの、セットBの変異部分が野生型に修復されたと推察した。この問題を克服するため、相同組み換えで用いたアームを１kbから5kbまで延長したコンストラクトを新たに調製し、再度トランスフェクトを行い組み換え原虫のクローン化を試みた結果、導入した変異を持つ組み換え原虫を得た。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Generation of Rodent Malaria Parasites with a High Mutation Rate by Destructing Proofreading Activity of DNA Polymerase δ (2014)
  • Author(s): Honma H, Hirai M, Nakamura S, Hakimi H, Kawazu SI, Palacpac NM, Hisaeda H, Matsuoka H, Kawai S, Endo H, Yasunaga T, Ohashi J, Mita T, Horii T, Furusawa M, Tanabe K.
  • Journal Title: DNA Res.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-23 protection against Plasmodium berghei infection in mice is partially dependent on IL-17 from macrophages (2013)
  • Author(s): Ishida H, Imai T, Suzue K, Hirai M, Taniguchi T, Yoshimura A, Iwakura Y, Okada H, Suzuki T, Shimokawa C, and Hisaeda
  • Journal Title: Eur. J. Immunol. Volume: 43 Issue: 10 Pages: 2696-2706
  • DOI: 10.1002/eji.201343493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Species-specific immunity induced by infection with Entamoeba histolytica and Entamoeba moshkovskii in mice (2013)
  • Author(s): Shimokawa, C., Culleton, R., Imai, T., Suzue, K., Hirai, M., Taniguchi, T., Kobayashi, S., Hisaeda, H., Hamano, S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8(11) Issue: 11 Pages: e82025-e82025
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082025
  • NAID: 120006986684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Resistance to Malaria by Enhanced Phagocytosis of Erythrocytes in LMP7-deficient Mice. (2013)
  • Author(s): Duan X, Imai T, Chou B, Tu L, Himeno K, Suzue K, Hirai M, Taniguchi T, Okada H, Shimokawa C, Hisaeda H.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8 Issue: 3 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0059633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CD8(+) T cell activation by murine erythroblasts infected with malaria parasites. (2013)
  • Author(s): Imai T, Ishida H, Suzue K, Hirai M, Taniguchi T, Okada H, Suzuki T, Shimokawa C, Hisaeda H.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1572-1572
  • DOI: 10.1038/srep01572
  • NAID: 120006985954
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Critical roles of the mitochondrial complex II in oocyst formation of rodent malaria parasite Plasmodium berghei. (2012)
  • Author(s): Hino A, Hirai M, Tanaka TQ, Watanabe Y, Matsuoka H, Kita K.
  • Journal Title: J Biochem Volume: 152 Issue: 3 Pages: 259-68
  • DOI: 10.1093/jb/mvs058
  • NAID: 10031166137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Toward understanding the role of mitochondrial complex II in the intraerythrocytic stages of Plasmodium falciparum: gene targeting of the Fp subunit. (2012)
  • Author(s): Tanaka TQ, Hirai M, Watanabe Y, Kita K.
  • Journal Title: Parasitol Int Volume: 61 Issue: 4 Pages: 726-8
  • DOI: 10.1016/j.parint.2012.06.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 比較トランスクリプトームによるマラリア原虫受精因子の探索 (2012)
  • Author(s): 平井誠、安彦真文、岡本龍司、本間一、鈴江一友、今井孝、堀井俊宏、田邉和裄、久枝一
  • Organizer: 第１０回分子寄生虫・マラリアフォーラム、第７２回日本寄生虫学会東日本支部会合同大会
  • Place of Presentation: 群馬大学医学部
  • Year and Date: 2012-10-12
• [Presentation] マラリア原虫をやっつける～その脅威、生態、新たな対策 (2012)
  • Author(s): 平井 誠
  • Organizer: 第２回WIAS Top Runners' Lecture Collection of Science
  • Place of Presentation: 早稲田大学高等研究所