肝内型マラリア原虫の高速増殖ドライビング・ギアの分子基盤

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08455
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 案浦 健 国立感染症研究所, その他部局等, 主任研究官 (90407239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 年則 国立感染症研究所, その他部局等, 研究員 (10300930)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: マラリア / 肝内型原虫 / 高速増殖 / 核の増殖制御

Outline of Annual Research Achievements

世界最大の感染症の一つであるマラリアは、年間羅患者数2億人以上、死亡者数は43万人以上にもおよぶ疾患であり、様々な対策がなされているがその制圧には至っていない。その病原体であるマラリア原虫は、ハマダラカの吸血時にヒト体内へ感染し、まず肝臓に寄生（肝内型）・増殖後に、赤血球に寄生（赤内型）し発育する。この肝内型原虫の増殖は寄生に極めて重要であり、その分裂増殖スピードは真核生物全体を俯瞰してもトップグループの高速増殖に該当する。この様な高速増殖を可能にするには、様々な要素（材料・代謝・分子）が必要となるが、肝内型原虫のそれらのドライビング・ギア（駆動装置）に関してはほとんど明らかとなっていない。そこで本研究では、この高速増殖を可能にするドライビング・ギアの分子基盤（特に肝内型中期）を明らかにするために研究を展開する。
本研究では、肝内型原虫の高速増殖を可能にする分子基盤を明らかにするため宿主側ギア、原虫側ギア、インターフェース・ギア、新たな変異株の作出、と多角的かつ包括的に解析するために齧歯類特異的マラリア原虫（P. berghei）を用いて研究を遂行した。今年度は主に原虫側ギアの分子基盤の整備と、インターフェース・ギアの解析を行うための基盤となる原虫株の作製を行った。原虫側ギアの整備としては、マラリア原虫の発育期により異なる役割を担うことが示唆される制御因子の様々なin silico解析を実施し、原虫種間での違い、各候補遺伝子の発育期による変動などを網羅的に解析した。またインターフェース・ギアの整備としては、寄生胞膜局在性のタンパク質に大きく影響する分子を蛍光タンパク質との融合タンパク質して発現する原虫の作製を試みた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

原虫側ギアの整備として行ったin silico解析は、主に核の増殖制御に影響を与える分子を中心に実施した。着目した各ファミリー遺伝子群の保存性やドメイン構造の違いなどを一般的な真核生物と比較し、またマラリア原虫種間での比較や発育期による発現変動などをプロファイリングできた。またインターフェース・ギアの整備としては、寄生胞膜タンパク質の局在性に大きく影響する分子を蛍光タンパク質との融合タンパク質して発現する原虫の作製を試みた。

Strategy for Future Research Activity

今回得られたin silico解析の結果から、特に着目する遺伝子の絞り込みを行い、肝内型原虫で強制的に発現させる変異株の作製を試みる。また、寄生胞膜タンパク質の局在性に影響する分子の蛍光タンパク質標識原虫を用いることで、肝内型原虫の寄生胞膜形成に関与する分子の検出・同定を試みる。

Causes of Carryover

今年度は、主にin silico解析に重点を置き詳細な解析を行ったため、PC作業中心となり、実験試薬などにかかる費用が当初の予定よりも少なかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度は、in silico解析から得られた結果を元に、変異株の作製を網羅的に行う予定であり、分子生物学試薬・細胞生物学試薬・実験動物費用など、当初の計画よりも費用が集中する可能性があり、今年度の予算と合わせて使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Vital and dispensable roles of Plasmodium multidrug resistance transporters during blood- and mosquito-stage development. (2016)
  • Author(s): Rijpma SR, van der Velden M, Annoura T, Matz JM, Kenthirapalan S, Kooij TW, Matuschewski K, van Gemert GJ, van de Vegte-Bolmer M, Siebelink-Stoter R, Graumans W, Ramesar J, Klop O, Russel FG, Sauerwein RW, Janse CJ, Franke-Fayard BM, Koenderink JB..
  • Journal Title: Mol Microbiol. Volume: 101(1) Pages: 78-91
  • DOI: 10.1111/mmi.13373.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multidrug ABC transporters are essential for hepatic development of Plasmodium sporozoites. (2016)
  • Author(s): Rijpma SR, van der Velden M, González-Pons M, Annoura T, van Schaijk BC, van Gemert GJ, van den Heuvel JJ, Ramesar J, Chevalley-Maurel S, Ploemen IH, Khan SM, Franetich JF, Mazier D, de Wilt JH, Serrano AE, Russel FG, Janse CJ, Sauerwein RW, Koenderink JB, Franke-Fayard BM.
  • Journal Title: Cell Microbiol. Volume: 18 Pages: 369-83.
  • DOI: 10.1111/cmi.12517.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝内型マラリア原虫-宿主間“鬩ぎ合い”分子メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 案浦 健, 荒木 球沙, Franke-Fayard BM, Janse CJ, 浅井 史敏, Khan SM, Heussler VT, 野崎 智義
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル、他
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-04
• [Presentation] 細胞内・寄生原虫による“宿主ハイジャック生物学 ”の解明 (2015)
  • Author(s): 案浦 健, 荒木 球沙, Franke-Fayard BM, Janse CJ, 浅井 史敏, 川合 覚, Khan SM, Heussler VT, 野崎 智義
  • Organizer: 第9回細菌学若手コロッセウム
  • Place of Presentation: KKR ホテル敬天閣
  • Year and Date: 2015-11-23 – 2015-11-25
• [Presentation] New member of the Plasmodium 6-Cys family B9 have distinct and critical roles in liver stage development (2015)
  • Author(s): Annoura T, van Schaijk BC, Ploemen IH, Sajid M, Lin JW, Vos MW, Dinmohamed AG, Inaoka DK, Rijpma SR, van Gemert GJ, Chevalley-Maurel S, Kiełbasa SM, Scheltinga F, Franke-Fayard B, Klop O, Hermsen CC, Kita K, Gego A, Franetich JF, Mazier D, Nozaki T, Hoffman SL, Janse CJ, Sauerwein RW, Khan SM.
  • Organizer: 2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • Place of Presentation: 筑波大学 大学会館
  • Year and Date: 2015-10-01 – 2015-10-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝内型マラリア原虫と宿主の“鬩ぎ合い”生物学の解明にむけて・・・ (2015)
  • Author(s): 案浦 健, 荒木 球沙, Franke-Fayard BM, Janse CJ, 浅井 史敏, 川合 覚, Khan SM, Heussler VT, 野崎 智義
  • Organizer: 第２３回分子寄生虫学ワークショップ／第１３回分子寄生虫・マラリア研究フォーラム合同大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学・原虫病研究センター PKホール
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-02
• [Presentation] New members of the Plasmodium 6-Cys family-related proteins have distinct and critical roles in liver stage development (2015)
  • Author(s): Annoura T, van Schaijk BC, Ploemen IH, Sajid M, Lin JW, Vos MW, Dinmohamed AG, Inaoka DK, Rijpma SR, van Gemert GJ, Chevalley-Maurel S, Kiełbasa SM, Scheltinga F, Franke-Fayard B, Klop O, Hermsen CC, Kita K, Gego A, Franetich JF, Mazier D, Nozaki T, Hoffman SL, Janse CJ, Sauerwein RW, Khan SM.
  • Organizer: 26th Annual Molecular Parasitology/Vector Biology Symposium
  • Place of Presentation: アメリカ・ジョージア州・アセンズ（ジョージア大学）
  • Year and Date: 2015-04-28 – 2015-04-29
  • Int'l Joint Research