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2022 Fiscal Year Research-status Report

マラリア原虫ガメトサイト分化に伴うエネルギー代謝変化

Research Project

Project/Area Number 22K07045
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

佐倉 孝哉  長崎大学, 熱帯医学研究所, 助教 (60816726)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywordsマラリア原虫 / ガメトサイト / 解糖系 / 細胞内相分離
Outline of Annual Research Achievements

マラリア原虫のエネルギー代謝はヒト体内では解糖系がATP合成の中心を担い、蚊のステージではミトコンドリアにおける電子伝達系に強く依存する。近年、赤血球感染ステージ(赤内期)と蚊へ伝播するステージ(ガメトサイト期)では、解糖系や呼吸鎖複合体の構成因子が異なることがプロテオーム解析により明らかとなったが、代謝機能に対する影響の詳細は分かっていない。本研究では細胞内相分離の観点から解糖系酵素の細胞生物学的解析と、代謝フラックス解析による代謝機能の定量評価を並行して行い、ステージ分化に伴うエネルギー代謝変化の制御機構を明らかにする。
令和4年度は赤内期に焦点を絞り、解糖系酵素に蛍光タンパク質をラベルした遺伝子組換え原虫による細胞内での解糖系酵素の動態解析を計画した。まず酵母で報告されている解糖系酵素集合体、Glycolytic body(G-body)を観察するために、様々な培養条件や阻害剤等による条件検討を行った。その結果、低グルコース条件下において原虫内でG-bodyが形成されることが明らかとなった。一般的なマラリア原虫の培養条件ではグルコース濃度が10 mM程度と生理的な条件とは異なる。今回明らかになった低グルコース培養は生理的条件により近く、ヒト体内でのマラリア原虫の解糖系の代謝動態をより正確に反映していると考えられる。
次に低グルコース条件で培養した原虫のトランスクリプトーム解析を実施し、G-body形成に関わる遺伝子探索を行った。これにより細胞内相分離に重要な天然変性領域を持つ複数の候補遺伝子群の特定に成功した。さらにG-body形成の解糖系への影響を調べるために、メタボローム解析も実施した。その結果、低グルコース条件下においても解糖系の代謝物量に有意な差は見られず、G-body形成により解糖系全体の活性が維持されていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

赤内期におけるG-body形成の条件検討を早い段階で終えることができ、低グルコース条件で培養した原虫のトランスクリプトーム解析により、G-body形成への関与が予想される候補遺伝子のリストアップができたため。また10種類全ての解糖系酵素に蛍光タンパク質をラベルするプラスミド作製を終え、組換え原虫作製を開始できているため。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度はガメトサイトステージの解析に用いるNF54株の遺伝子組換え原虫作製に注力する。赤内期と同様にこれらの原虫のライブイメージングを行い、ガメトサイトの各成熟段階での解糖系酵素の集合状態を定量する。また並行してフラックスアナライザーによる解糖系の代謝フラックス解析も実施し、ガメトサイト分化に伴う解糖系酵素の集合状態の変化と代謝の関連を調べる。

Causes of Carryover

令和4年度は赤内期のG-bodyが再現性良く観察できたため、主に酵素の動態解析に注力したため。令和5年度以降はガメトサイト期の解糖系酵素の動態解析および酵素集合に伴う代謝フラックスへの影響を重点的に調べるため、次年度使用分は関連試薬の購入に使用する。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Effect of geranylated dihydrochalcone from Artocarpus altilis leaves extract on Plasmodium falciparum ultrastructural changes and mitochondrial malate: Quinone oxidoreductase2023

    • Author(s)
      Hidayati Agriana Rosmalina、Melinda、Ilmi Hilkatul、Sakura Takaya、Sakaguchi Miako、Ohmori Junko、Hartuti Endah Dwi、Tumewu Lidya、Inaoka Daniel Ken、Tanjung Mulyadi、Yoshida Eri、Tokumasu Fuyuki、Kita Kiyoshi、Mori Mihoko、Dobashi Kazuyuki、Nozaki Tomoyoshi、Syafruddin Din et al.
    • Journal Title

      International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance

      Volume: 21 Pages: 40~50

    • DOI

      10.1016/j.ijpddr.2022.12.001

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Killing Two Birds with One Stone: Discovery of Dual Inhibitors of Oxygen and Fumarate Respiration in Zoonotic Parasite, Echinococcus multilocularis2023

    • Author(s)
      Enkai Shigehiro、Kouguchi Hirokazu、Inaoka Daniel Ken、Shiba Tomoo、Hidaka Masahito、Matsuyama Hiroyuki、Sakura Takaya、Yagi Kinpei、Kita Kiyoshi
    • Journal Title

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy

      Volume: 67 Pages: e0142822

    • DOI

      10.1128/aac.01428-22

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biochemical characterization and identification of ferulenol and embelin as potent inhibitors of malate:quinone oxidoreductase from Campylobacter jejuni2023

    • Author(s)
      Kabongo Augustin Tshibaka、Acharjee Rajib、Sakura Takaya、Bundutidi Gloria Mavinga、Hartuti Endah Dwi、Davies Cadi、Gundogdu Ozan、Kita Kiyoshi、Shiba Tomoo、Inaoka Daniel Ken
    • Journal Title

      Frontiers in Molecular Biosciences

      Volume: 10 Pages: 1095026

    • DOI

      10.3389/fmolb.2023.1095026

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Siccanin Is a Dual-Target Inhibitor of Plasmodium falciparum Mitochondrial Complex II and Complex III2022

    • Author(s)
      Komatsuya Keisuke、Sakura Takaya、Shiomi Kazuro、Omura Satoshi、Hikosaka Kenji、Nozaki Tomoyoshi、Kita Kiyoshi、Inaoka Daniel Ken
    • Journal Title

      Pharmaceuticals

      Volume: 15 Pages: 903

    • DOI

      10.3390/ph15070903

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 5-Aminolevulinic acid antiviral efficacy against SARS-CoV-2 omicron variant in vitro2022

    • Author(s)
      Ngwe Tun Mya Myat、Sakura Takaya、Sakurai Yasuteru、Kurosaki Yohei、Inaoka Daniel Ken、Shioda Norifumi、Smith Chris、Yasuda Jiro、Morita Kouichi、Kita Kiyoshi
    • Journal Title

      Tropical Medicine and Health

      Volume: 50 Pages: -

    • DOI

      10.1186/s41182-022-00422-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] P. falciparumにおける細胞内液ー液相分離の解析2023

    • Author(s)
      石井 隆太、佐倉 孝哉、稲岡 健ダニエル、徳舛 富由樹
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会大会
  • [Presentation] Nitroreductaseと蛍光プローブを用いた新規マラリア原虫High-throughput screening系の確立2023

    • Author(s)
      佐倉孝哉、石井隆太、吉田衣里、高谷健二、北潔、加藤輝久、稲岡健ダニエル
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会大会
  • [Presentation] Phenotypic screening of marine microbial extracts identifies an antimalarial compound targeting Plasmodium mitochondrial electron transport chain2023

    • Author(s)
      Normalita Eka Pravitasari, Takaya Sakura, Kibet Ng’etich Japheth, Jun Takouda, Shusaku Mizukami, Kenji Hirayama, Kohsuke Takeda, Yoshimasa Tanaka, Kiyoshi Kita, Daniel Ken Inaoka
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会大会
  • [Presentation] Validation of a molecular-docking method Against Alphafold-predicted Targets for Antimalarial Drug Discovery2023

    • Author(s)
      Ng’etich Japheth Kibet, Normalita Eka Pravitasari, Takeshi Ishikawa, Ayato Sato, Noriyuki Nishida, Takaya Sakura, Daniel Ken Inaoka
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会大会
  • [Presentation] シッカニンによるマラリア原虫複合体II/III阻害活性の評価2022

    • Author(s)
      小松谷啓介、佐倉孝哉、塩見和朗、大村智、彦坂健児、野崎智義、北潔、稲岡健ダニエル
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第48回討論会
  • [Remarks] 長崎大学 熱帯医学研究所 シオノギグローバル感染症連携部門 分子感染ダイナミックス解析分野

    • URL

      https://www.tm.nagasaki-u.ac.jp/molecdyna/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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