マラリア原虫ミトコンドリア特異的呼吸酵素群の分子構築と生理機能

• 研究課題/領域番号: 14021014
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 北 潔 東京大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90134444)
• 研究分担者: 三芳 秀人 京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20190829) ; 網野 比佐子 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (10323601) ; 鳥居 本美 愛媛大学, 医学部, 教授 (20164072)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 57,000千円 (直接経費: 57,000千円); 2005年度: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 2004年度: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 2003年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 2002年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
• キーワード: マラリア / ミトコンドリア / アピコプラスト / 細胞分画 / パーコール / トリパノソーマ / シアン耐性酸化酵素 / アスコフラノン / GFP / 構造活性相関 / 呼吸鎖 / 複合体II / 薬剤開発 / 低酸素適応 / コハク酸脱水素酵素

研究概要

1.赤血球内型マラリア原虫ミトコンドリアにおける特異的電子伝達系の解析
われわれは赤血球内型の熱帯熱マラリア原虫をN_2 cavitation法で破砕することによって、呼吸活性のあるミトコンドリアを単離する方法を確立した。そしてこの標品を用い赤血球内型原虫ミトコンドリアにおけるマラリア原虫特異的な呼吸鎖電子伝達系について生化学的解析を行なっている。マラリア原虫のオルガネラのひとつであるアピコプラストとミトコンドリアを明確に分離する系を探索している。本年度は以前試みて失敗に終わっているパーコールを用いた分離法を検討した。その結果、35%(V/V)パーコール、10,000g、1時間の遠心で再現性よくミトコンドリアが2つの画分に分離した。このうち密度の高い画分は高いジヒドロオロト酸-シトクロムC還元酵素活性を示し、純度が高い事が判った。
2.寄生原虫ミトコンドリアのシアン耐性酸化酵素とその阻害剤アスコフラノン
寄生原虫の中には哺乳類ミトコンドリアに見られるシアン耐性酸化酵素(Alternative oxidase : AOX)を持つものがあるが、宿主はこの酵素を持たない事から極めて有望な標的であり、Trypanosoma brucei bruceiの培養系やマウスの系で劇的な効果を示すアスコフラノンを見い出している。アスコフラノンの標的であるTAO自体の構造と機能との関係については、依然として限られた情報しか得られていない。そこで、活性に必須であると思われるアミノ酸の同定を部位特異的変異により行った。また、ランダム変異導入により得られた変異酵素のアスコフラノンに対する感受性の違いについて調べた。TAOのcDNAを鋳型とし、PCR法により部位特異的変異を加え解析を行った。その結果、E(X)_6Yという他のdi-ironタンパク質に共通して見られるモチーフが存在し、活性発現に重要な役割を果たしていることが明らかになった。またアスコフラノンに対する感受性に変化をもたらすアミノ酸残基も見い出された。

研究成果

• [雑誌論文] Mitochondria and apicoplast of Plasmodium falciparum : behaviour on subcellular fractionation and the implication. (2007)
  • 著者名/発表者名: 小林 環 et al.
  • 雑誌名: Mitochondrion 7 ページ: 125-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mitochondria and apicoplast of Plasmodium fakiparum : behaviour on subcellular fractionation and the implication (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T., Sato, S., Takamiya, S., Komaki-Yasuda, K., Yano, K., Hirata, A., Onitsuka, I., Hata, M., Mi-ichi, F., Tanaka, T., Hase, T., Miyajima, A., Kawazu, S., Watanabe, Y., Kita, K.
  • 雑誌名: Mitochondrion 7 ページ: 125-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic diversity and kinetic properties of Trypanosoma cruzi dihydroorotate dehydrogenase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sariego, I. et al.
  • 雑誌名: Parasitol.Int. 55 ページ: 11-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetic diversity and kinetic properties of Trypanosoma cruzi dihydroorotate dehydrogenase (2006)
  • 著者名/発表者名: Sariego, I., Annoura, T., Nara, T., Hashimoto, M., Tsubouchi, A., Iizumi, K., Makiuchi, T., Murata, E., Kita, K., Aoki, T.
  • 雑誌名: Parasitol. Int. 55 ページ: 1116-1116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Up-regulation of Heme Biosynthesis during Neuronal Differentiation. (2006)
  • 著者名/発表者名: 新庄 記子 et al.
  • 雑誌名: J.Biochem. (印刷中)
• [雑誌論文] Parasite mitochondria as a target of chemotherapy : The inhibitory effect of licochalcone A on the Plasmodium falciparum respiratory chain. (2005)
  • 著者名/発表者名: 見市 文香 et al.
  • 雑誌名: Ann.New York Acad. Sci. 1056 ページ: 46-54
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] PfPDE1, a novel cGMP-specific phosphodiesterase, from the human malaria parasite Plasmodium falciparum. (2005)
  • 著者名/発表者名: 湯浅 恵造 et al.
  • 雑誌名: Biochem. J. 392 ページ: 221-229
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of Trypanosoma cruzi dihydroorotate dehydrogenase complexed with orotate. (2005)
  • 著者名/発表者名: 稲岡ダニエル健 et al.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica F61 ページ: 875-878
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mutational analysis of the Trypanosoma vivax alternative oxidase : the E(X)_6Y motif is conserved in both mitochondrial alternative oxidase and plastid terminal oxidase and is indispensable for enzyme activity. (2005)
  • 著者名/発表者名: 中村 公亮 et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 334 ページ: 593-600
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] PfPDE1, a novel cGMP-specific phosphodiesterase, from the human malaria parasite Plasmodium fakiparum (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuasa, K., Mi-ichi, F., Kobayashi, T., Yamanouchi, M., Kotera, J., Kita, K., Omori, K.
  • 雑誌名: Biochem. J. 392 ページ: 221-229
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mutational analysis of the Trypanosoma vivax alternative oxidase : the E(X)eY motif is conserved in both mitochondrial alternative oxidase and plastid terminal oxidase and is indispensable for enzyme activity (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Sakamoto, K.Kido, Y., Fujimoto, Y., Suzuki, T., Suzuki, M., Yabu, Y, Ohta, N., Tsuda, A., Onuma, M., Kita, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 334 ページ: 593-600
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Parasite mitochondria as a target of chemotherapy : The inhibitory effect of licochalcone A on the Plasmodium falciparum respiratory chain. (2005)
  • 著者名/発表者名: 見市 文香 et al.
  • 雑誌名: Ann.New York Acad.Sci. 1056 ページ: 46-54
• [雑誌論文] PfPDE1, a novel cGMP-specific phosphodiesterase, from the human malaria parasite Plasmodium falciparum. (2005)
  • 著者名/発表者名: 湯浅 恵造 et al.
  • 雑誌名: Biochem.J. 392 ページ: 221-229
• [雑誌論文] Mutational analysis of the Trypanosoma vivax alternative oxidase : the E(X)_6 Y motif is conserved in both mitochondrial alternative oxidase and plastid terminal oxidase and is indispensable for enzyme activity. (2005)
  • 著者名/発表者名: 中村 公亮 et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 334 ページ: 593-600
• [雑誌論文] Parasite mitochondria as a target of chemotherapy : The inhibitory effect of licochalcone A on the Plasmodium falciparum respiratory chain. (2005)
  • 著者名/発表者名: 見市 文香 et al.
  • 雑誌名: Ann.New York Acad.Sci. (in press)
• [雑誌論文] Expression of mRNAs and proteins for peroxiredoxins of the human malaria parasite Plasmodium falciparum in the blood stage. (2005)
  • 著者名/発表者名: 矢野 和彦 et al.
  • 雑誌名: Parasitol.Int. (in press)
• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of Trypanosoma vivax alternative oxidase (AOX) gene, a target of the trypanocide ascofuranone. (2004)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 高史 et al.
  • 雑誌名: Parasitol.Int. 53 ページ: 235-245
• [雑誌論文] Developmental stage-specific triacylglycerol biosynthesis, degradation and trafficking as lipid bodies in Plasmodium falciparum-infected erythrocyte. (2004)
  • 著者名/発表者名: Palacpac, N.M.et al.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 117 ページ: 1469-1480
• [雑誌論文] Direct evidence for cyanide insensitive quinol oxidase (alternative oxidase) in apicomplexan parasite Cryptosporidium parvum : Phylogenetic and Therapeutic Implication. (2004)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 高史 et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 313 ページ: 1044-1052
• [雑誌論文] Rhodoquinone reaction site of mitochondrial complex I, in parasitic helminth, Ascaris suum. (2004)
  • 著者名/発表者名: 山下 哲生 et al.
  • 雑誌名: Biochim Biophys.Acta (Bioenergetics) 1608 ページ: 97-103
• [雑誌論文] Parasite mitochondria as a target of chemotherapy : The inhibitory effect of licochalcone A on the Plasmodium fakiparum respiratory chain
  • 著者名/発表者名: Mi-ichi, F., Miyadera, H., Kobayashi, T., Takamiya, S., Waki, S., Iwata, S.(2005) Shibata, S., Kita, K.
  • 雑誌名: Ann.New York Acad. Sci. 1056 ページ: 46-54
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of Trypanosoma cruzi dihydroorotate dehydrogenase complexed with orotate
  • 著者名/発表者名: Inaok, D.K., Takashima, E., Osanai, A., Shimizu, H., Nara, T., Aoki, T., (2005) Harada, S., Kita, K.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica F61 ページ: 875-878
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Palacpac, N.M.et al.: "Developmental stage-specific triacylglycerol biosynthesis, degradation and trafficking as lipid bodies in Plasmodium falciparum-infected erythrocyte"J.Cell Sci.. (in press). (2004)
• [文献書誌] 鈴木 高史 et al.: "Direct evidence for cyanide insensitive quinol oxidase(alternative oxidase)in apicomplexan parasite Cryptosporidium parvum : Phylogenetic and Therapeutic Implication"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 313. 1044-1052 (2004)
• [文献書誌] 山下 哲生 et al.: "Rhodoquinone reaction site of mitochondrial complex I, in parasitic helminth, Ascaris suum"Biochem Biophys.Acta. 1608. 97-103 (2004)
• [文献書誌] 冨塚 江利子 et al.: "Direct evidence for expression of Type II flavoprotein subunit in human complex II(succinate-ubiquinone reductase)"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 311. 774-779 (2003)
• [文献書誌] 冨塚 江利子 et al.: "Direct evidence for two distinct forms of the flavoprotein subunit of human mitochondrial complex II(succinate-ubiquinone reductase)"J.Biochem.. 134. 191-195 (2003)
• [文献書誌] 北 潔 et al.: "Parasite mitochondria as a drug target : diversity and dynamic changes during the life cycle"Curr.Med.Chem.. 10. 1241-1253 (2003)
• [文献書誌] 深井 義久 et al.: "Overproduction of highly active Trypanosome Alternative Oxidase in Escherichia coli heme-deficient mutant"Parasitol. Int.. (in press).
• [文献書誌] 二瓶 浩一 et al.: "Purification of active recombinant Trypanosome Alternative Oxidase"FEBS Lett.. (in press).
• [文献書誌] 宮寺 浩子 et al.: "Atpenins, potent and specific inhibitors of mitochondrial complex II (succinate-ubiquinone oxidoreductase)"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100. 473-477 (2003)
• [文献書誌] 深井 義久 et al.: "Strain-specific difference in amino acid sequences of Trypanosome Alternative Oxidase"Parasitol. Int.. 51. 195-199 (2002)
• [文献書誌] 二瓶 浩一 et al.: "Tripanosome Alternative Oxidase as a Target of Chemotherapy"Biochim. Biophys. Acta. 1587. 234-239 (2002)
• [文献書誌] 北 潔 et al.: "Role of complex II in anaerobic respiration of the parasite mitochondria from Ascaris suum and Plasmodium falciparum"Biochim. Biophys. Acta. 1553. 123-139 (2002)