2017 Fiscal Year Research-status Report
ヒスチジンリッチペプチド／タンパク質の細胞内取り込み機構の統合的解明
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17K07771
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
岩崎 崇 鳥取大学, 農学部, 准教授 (30585584)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒスチジン / タンパク質 / マラリア / 細胞膜透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに当研究室において、ヒスチジンが連続したペプチドであるポリヒスチジンが高い細胞膜透過を示すことが発見された。また、ポリヒスチジンペプチドを融合した蛍光タンパク質Green Fluorescent Protein (GFP) も同様に、細胞膜透過を示すことが分かっている。そこで、本研究では、自然界に存在するヒスチジンを豊富に含んだタンパク質も細胞膜を透過するのではないかという予想のもと、熱帯熱マラリア原虫（Plasmodium falciparum）由来のヒスチジンリッチタンパク質であるHistidine Rich Protein 2（PfHRP2）に着目した。
PfHRP2にGFPを融合した組換えタンパク質PfHRP2-GFPを遺伝子工学的に調製し、種々の哺乳動物培養細胞株に対する細胞膜透過能を解析した。その結果、PfHRP2-GFPは特にヒト結腸ガン由来細胞：CaCo-2細胞ならびにヒト線維肉腫細胞：HT1080細胞に対して顕著な細胞膜透過を示すことを確認した。細胞内に取り込まれた後のPfHRP2-GFPの細胞内局在を観察すると、リソソームに局在していることが確認された。さらに、PfHRP2は細胞内に取り込まれた後、細胞毒性を示すことを明らかにした。
PfHRP2は、熱帯熱マラリア原虫が赤血球に感染した際に、ヒト血中に多量に放出されるタンパク質である。この先行知見と本研究の発見を総合的に解釈すると、PfHRP2は熱帯熱マラリアの重篤化に関与している可能性が示唆された。
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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
本年度はPfHRP2が細胞膜透過能を有するかについて検証することと、もし細胞膜透過能を有していた場合、PfHRP2は細胞内でどのような働きをするのかについて解析することを予定していた。
PfHRP2の細胞膜透過能の検証については、期待していた通りPfHRP2が細胞膜透過能を有することを確認することができた。一方で、PfHRP2の細胞内機能については、当初はRNA-Seq解析により機能解明を試みる予定であったが、細胞をPfHRP2で長時間処理することで顕著な細胞毒性が生じることを発見できた。すなわち、RNA-Seq解析を行うことなく、PfHRP2の細胞内機能を明らかにすることができたため、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、PfHRP2の細胞膜透過能ならびに細胞内機能（細胞毒性）を明らかにすることができたので、今後はPfHRP2の細胞膜透過メカニズムの解明を試みる。具体的には、PfHRP2が細胞内へ取り込まれる際に、どのような受容体・経路を介しているかを明らかにするために、PfHRP2が結合する細胞表面の受容体の特定を試みる。光反応性架橋剤を用いた光アフィニティーラベル法により、PfHRP2と細胞表面受容体を架橋する。PfHRP2と細胞表面受容体の複合体をアフィニティー精製により回収し、質量分析法（Peptide Mass Fingerprinting法）により解析することで、受容体の同定を行う。
上記アプローチにより、PfHRP2の詳細な細胞膜透過メカニズムを解明することで、熱帯熱マラリアの重篤化を防ぐ方法の開発を目指す。
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