2018 Fiscal Year Research-status Report

病原糸状菌ガラクトフラノース糖鎖の構造制御メカニズムと宿主感染における意義の解明

Research Project

Project/Area Number	17K15492
Research Institution	Tohoku Medical and Pharmaceutical University
Principal Investigator	田中大東北医科薬科大学, 薬学部, 助手 (00613449)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	ガラクトフラノース / 細胞壁 / Cell Wall Integrity / 免疫回避 / Aspergillus fumigatus / 環境ストレス / 糖鎖
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、Aspergillus fumigatus の細胞壁ガラクトフラノース (Galf) 糖鎖の部分構造の構築に直接関わる遺伝子を複数同定することに成功し、１件の論文出版(i)、および別の１件の論文(ii)の出版準備段階まで漕ぎ着けた。さらに、Galf糖鎖構造を間接的に調節・制御する仕組みについて、遺伝子発現変動解析から有益な情報を抽出できた(iii)。 (i) 新規のマンノース転移酵素遺伝子である cmsA、cmsB を同定し、その機能及び細胞壁ガラクトマンナン(GM)構造構築に及ぼす影響を調べて論文発表した。本論文では、これらの遺伝子が A. fumigatus の細胞壁 GM のコアマンナン構造構築に重要な役割を果たしており、かつそれぞれが独立して機能していることを報告している。コアマンナンはGalf糖鎖生合成のための足場構造でもあることから、本研究成果はGMにおける Galf 糖鎖生合成メカニズムを明らかにするための一助となるだろう。 (ii) Galf転移酵素遺伝子 gfsC を新たに同定し、その機能及び細胞壁 GM 構造構築に及ぼす影響を評価した。現在準備中の論文では、細胞壁 GM 中の Galf 糖鎖の長鎖化が、 gfsA と gfsC 遺伝子の２つの働きで説明できることを記述している。細胞壁上の Galf 糖鎖の長さ・構造を決める仕組みはこれまでわかっていなかったが、本遺伝子の発見により現象解明がより進展するものと期待される。 (iii) RNA-seq を用いた遺伝子発現変動解析を行った結果、特定の環境ストレス条件下における Galf 構造制御パターンと遺伝子発現変動の間の一部に相関のあることがわかった。今後は未知遺伝子に着目した逆遺伝学的解析を行うことが可能となるので、Galf 糖鎖生合成メカニズムの理解がより一層速まるはずである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成３０年度中の到達目標をおおむねクリアしており、かつ当初計画全体の 70% 程度まで進捗している。・A. fumigatus の Galf 糖鎖生合成を説明するために十分な 2つの遺伝子 gfsA、gfsC を同定し、in vitro、in vivoの両方で機能評価することができた。・Galf 構造変化を促す環境ストレスを新たに見出し、Galf 変化量や遺伝子変動パターンのデータを取得できた。また、これらのデータは新しい条件が追加されるたびに互いに多重比較解析を行っており、Galf 構造制御に関わる責任遺伝子の絞り込み精度を高めるのに一役買っている。・Galf の量的・質的変化を模倣する GFP レポーター発現株構築のためバックボーンベクター作製作業が首尾よく終了したので、あとは遺伝子発現変動パターンの解析結果から候補遺伝子を選抜してベクターに組み込む作業を残すのみである。
Strategy for Future Research Activity	当初の狙いどおり、(1) Galf 生合成や分解がどのように調節されているのか？を明らかにし、かつ (2) Galf 構造の変化を生体内でかつ動的に検出できるツールの創出　を目指す。 (1) Galf 糖鎖構造制御メカニズム全容の解明今年度までに ① Galf 生合成を直接担う Galf 転移酵素遺伝子が明らかになり、② Galf構造を変化させる環境ストレスの種類、および ③ Galf 構造変化を伴う環境ストレス条件下における RNA 発現変動パターンに関するデータが集まり続けている。②③について今年度も探索を続けていくことで、Galf 糖鎖構造制御メカニズム全容の解明を目指す。 (2) Galf 構造変化レポーター株を用いた ex vivo、in vivo 感染実験 A. fumigatus 感染過程で Galf 糖鎖構造に質的・量的な変化が起きているかどうか、を調べるため、まずは本年度中に作製したGFP レポーターベクターとそれを導入した株を樹立する。首尾よくレポーター株が得られたら、マウス感染を模倣した in vivo 実験、あるいは単離した免疫細胞に暴露する ex vivo 実験を行う。