旋毛虫分泌タンパク質による宿主筋肉細胞変異の分子生物学的および構造生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 20K06390
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分42020:獣医学関連
• 研究機関: 岐阜女子大学 (2021-2022); 岐阜大学 (2020)
• 研究代表者: 長野 功 岐阜女子大学, その他の研究科, 講師 (40283296)
• 研究分担者: 前川 洋一 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10294670) ; 鎌足 雄司 岐阜大学, 高等研究院, 助教 (70342772) ; 呉 志良 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 講師 (90313874)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 旋毛虫 / 分泌蛋白 / 筋肉細胞変異 / 筋肉細胞分化 / 遺伝子発現 / エクソソーム細胞外小胞 / NF-κB / Ts43タンパク質 / タンパク質の立体構造 / RNAインターフェレンス（RNAi）解析 / トランスジェニックマウス / 分泌タンパク質 / 分子生物学的解析 / 構造生物学的解析

研究開始時の研究の概要

旋毛虫は、寄生した宿主筋肉細胞を自己の生存に適した細胞に変異させて寄生を続ける。この細胞変異は旋毛虫が分泌する分子量43kDaタンパク質（Ts43）によって惹起される可能性が高い。今回の研究では、Ts43を筋芽細胞株に投与して細胞の遺伝子動態解析を行い、かつTs43遺伝子をノックダウンさせた幼虫の感染実験によってTs43の機能を明らかにする。
また、Ts43遺伝子をマウスに導入したノックインマウスを作製し、in vivoにおける筋肉細胞変異の再現を試みる。
一方、Ts43の立体構造を明らかにしてその活性部位を特定し、Ts43と相互作用するタンパク質を探索し、Ts43の機能を構造生物学的に解明する。

研究成果の概要

旋毛虫が分泌する43kDaタンパク質(Ts43)は筋肉細胞変異に重要な役割を担っている。今回の研究においてTs43発現筋芽細胞株は形態上に明らかな分化促進が見られ、筋分化遺伝子の発現も高くなっていた。しかし、Ts43は筋細胞のアポトーシスおよび細胞変異関連遺伝子群に対する影響は示さなかった。また、筋細胞の分化が進むにしたがって、NF-kB活性が低くなる傾向が認められ、Ts43はNFkB活性を抑制することによって、細胞の分化を促進すると考えられた。
また、Ts43は主に旋毛虫由来の分泌産物由来細胞小胞に含まれ、それらは筋細胞の分化を促進し、旋毛虫による筋肉細胞変異に重要な役割を果たすと考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

旋毛虫が分泌する分子量43kDaタンパク質（Ts43）は、筋肉細胞変異に重要と考えられるタンパク質であり、最終分化細胞である筋肉細胞から未分化細胞、そしてナース細胞への分化誘導機構の解析・解明は、旋毛虫を用いた研究以外では得ることが困難で、その意義は極めて大きい。今回の研究ではそのTs43の筋肉細胞変異に関連する詳細な機構を明らかにした。
一方、旋毛虫感染により形成される未分化細胞は多能性を有している。かつ、旋毛虫はすべての恒温動物に感染が可能であるため、分化誘導機構が解明され、今後筋肉細胞の変異の再現が実現できれば、容易に多くの動物種から多能性幹細胞の作出が可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Morus alba L. Leaf Extract Exerts Anti-Inflammatory Effect on Paraquat-Exposed Macrophages (2023)
  • 著者名/発表者名: Piyarat Srinontong, Juthamanee Kathanya, Poonthariga Juijaitong, Kanchanok Soontonrote, Worapol Aengwanich, Jaroon Wandee,Methavee Peanparkdee4 and Zhiliang Wu
  • 雑誌名: TRENDS IN SCIENCES 巻: 20 号: 2 ページ: 6206-6206
  • DOI: 10.48048/tis.2023.6206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein aggregation model to explain the bioactivity of condensed tannins (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Kosei、Soyano Mayu、Kobayashi Miho、Kamatari Yuji O.、Mitsunaga Tohru
  • 雑誌名: Food Chemistry 巻: 416 ページ: 135870-135870
  • DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.135870
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Suitable Internal Control miRNAs in Bovine Milk Small Extracellular Vesicles for Normalization in Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction (2023)
  • 著者名/発表者名: Rahman Md. Matiur、Nakanishi Ryoka、Tsukada Fumi、Takashima Shigeo、Wakihara Yoshiko、Kamatari Yuji O.、Shimizu Kaori、Okada Ayaka、Inoshima Yasuo
  • 雑誌名: Membranes 巻: 13 号: 2 ページ: 185-185
  • DOI: 10.3390/membranes13020185
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Trichinella pseudospiralis-secreted 53 kDa protein ameliorates imiquimod-induced psoriasis by inhibiting the IL-23/IL-17 axis in mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Khueangchiangkhwang S, Wu Z, Nagano I, Maekawa Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Rep 巻: 33 ページ: 101415-101415
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2022.101415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Mechanisms of Aggregation of Canine SOD1 E40K Amyloidogenic Mutant Protein (2022)
  • 著者名/発表者名: Wakayama Kento、Kimura Shintaro、Kobatake Yui、Kamishina Hiroaki、Nishii Naohito、Takashima Satoshi、Honda Ryo、Kamatari Yuji O.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 28 号: 1 ページ: 156-156
  • DOI: 10.3390/molecules28010156
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of multi-specificity of antibody G2 using its single-chain Fv and its covalently linked antigen peptides (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Takahiro、Kamatari Yuji O.、Oda Masayuki
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 巻: 290 ページ: 106893-106893
  • DOI: 10.1016/j.bpc.2022.106893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of miRNAs in Milk Small Extracellular Vesicles from Enzootic Bovine Leukosis Cattle (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Fumi、Takashima Shigeo、Wakihara Yoshiko、Kamatari Yuji O.、Shimizu Kaori、Okada Ayaka、Inoshima Yasuo
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 号: 18 ページ: 10782-10782
  • DOI: 10.3390/ijms231810782
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of flavonoid probes and the binding mode of the target protein and quercetin derivatives (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Ayaka、Kobayashi Miho、Kamatari Yuji O.、Mitsunaga Tohru、Yamauchi Kosei
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 68 ページ: 116854-116854
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2022.116854
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Potential mRNA Biomarkers in Milk Small Extracellular Vesicles of Enzootic Bovine Leukosis Cattle (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiraoka Mami、Takashima Shigeo、Wakihara Yoshiko、Kamatari Yuji O.、Shimizu Kaori、Okada Ayaka、Inoshima Yasuo
  • 雑誌名: Viruses 巻: 14 号: 5 ページ: 1022-1022
  • DOI: 10.3390/v14051022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Analysis of Hen Egg Lysozyme Refolded after Denaturation at Acidic pH (2022)
  • 著者名/発表者名: Oda M, Sano T, Kamatari YO, Abe Y, Ikura T, Ito N
  • 雑誌名: Protein J. 41, 71-78 巻: 41 号: 1 ページ: 71-78
  • DOI: 10.1007/s10930-021-10036-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel oxindole compounds inhibit the aggregation of amyloidogenic proteins associated with neurodegenerative diseases (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura Shintaro、Kamishina Hiroaki、Hirata Yoko、Furuta Kyoji、Furukawa Yoshiaki、Yamato Osamu、Maeda Sadatoshi、Kamatari Yuji O.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 巻: 1866 号: 5 ページ: 130114-130114
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2022.130114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Novel Oxindole Compounds That Suppress ER Stress-Induced Cell Death as Chemical Chaperones. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Y, Motoyama M, Hamamoto A, Kimura S, Kamatari YO, Kamishina H, Oh-Hashi K, Furuta K, Hirata Y
  • 雑誌名: ACS Chem Neurosci. 巻: Apr 6;13(7) 号: 7 ページ: 1055-1064
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.2c00064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of Dipterocarpus alatus oil combination with Rhinacanthus nasutus leaf and Garcinia mangostana pericarps against canine demodicosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Atchara Artchayasawat, Parichart Boueroy, Thidarut Boonmars, Benjamabhorn Pumhirunroj, Pranee Sriraj, Ratchadawan Aukkanimart, Sirintip Boonjaraspinyo, Opal Pitaksakulrat, Panaratana Ratanasuwan, Apiporn Suwannatrai, Chatanun Eamudomkarn , Porntip Laummaunwai , Wu Zhiliang
  • 雑誌名: Vet World 巻: 14 ページ: 2919-2928
  • DOI: 10.14202/vetworld.2021.2919-2928
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Early Detection of Trichinella spiralis DNA in Rat Feces Based on Tracing Phosphate Ions Generated During Loop-Mediated Isothermal Amplification. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kong Q, Zhuo X, Yang X, Ding H, Ding J, Lou D, Tong Q, Wu Z, Lu S.
  • 雑誌名: J Parasitol 巻: 107 号: 2 ページ: 141-146
  • DOI: 10.1645/19-137
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Proteomic profiling of milk small extracellular vesicles from bovine leukemia virus-infected cattle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Rahman MM, Takashima S, Kamatari YO, Badr Y, Kitamura Y, Shimizu K, Okada A, Inoshima Y
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 号: 1 ページ: 2951-2951
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82598-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Liquid-liquid phase separation of full-length prion protein initiates conformational conversion in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Tange, Daisuke Ishibashi, Takehiro Nakagaki, Yuzuru Taguchi, Yuji O Kamatari, Hiroki Ozawa, Noriyuki Nishida
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 296 ページ: 100367-100367
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.100367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro evidence of propagation of superoxide dismutase-1 protein aggregation in canine degenerative myelopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka N.、Kimura S.、Kamatari Y.O.、Nakata K.、Kobatake Y.、Inden M.、Yamato O.、Urushitani M.、Maeda S.、Kamishina H.
  • 雑誌名: The Veterinary Journal 巻: 274 ページ: 105710-105710
  • DOI: 10.1016/j.tvjl.2021.105710
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Protein structure and analysis single-chain Fv antibody covalently linked to antigen peptides and its structural evaluation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Kawasaki M, Kamatari YO, Oda M
  • 雑誌名: Anal Biochem 巻: 629 ページ: 114312-114312
  • DOI: 10.1016/j.ab.2021.114312
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artepillin C, a major component of Brazilian green propolis, inhibits endoplasmic reticulum stress and protein aggregation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirata Y, Motoyama M, Kimura S, Takashima M, Ikawa T, Oh-Hashi K, Kamatari YO.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 巻: 912 ページ: 174572-174572
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2021.174572
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kaempferol Has Potent Protective and Antifibrillogenic Effects for α-Synuclein Neurotoxicity In Vitro. (2021)
  • 著者名/発表者名: Inden M, Takagi A, Kitai H, Ito T, Kurita H, Honda R, Kamatari YO, Nozaki S, Wen X, Hijioka M, Kitamura Y, Hozumi I
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 22, 11484 巻: 22 号: 21 ページ: 11484-11484
  • DOI: 10.3390/ijms222111484
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteomic profiling of milk small extracellular vesicles from bovine leukemia virus-infected cattle (2021)
  • 著者名/発表者名: Rahman MM, Takashima S, Kamatari YO, Badr Y, Kitamura Y, Shimizu K, Okada A, Inoshima Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 ページ: 2951-2951
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glucose transporter Glut1 controls diffuse invasion phenotype with perineuronal satellitosis in diffuse glioma microenvironment. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyai M, Kanayama T, Hyodo F, Kinoshita T, Ishihara T, Okada H, Suzuki H, Takashima S, Wu Z, Hatano Y, Egashira Y, Enomoto Y, Nakayama N, Soeda A, Yano H, Hirata A, Niwa M, Sugie S, Mori T, Maekawa Y, Iwama T, Matsuo M, Hara A, Tomita H
  • 雑誌名: Neurooncol Adv. 巻: 30 号: 1 ページ: 06198-06198
  • DOI: 10.1093/noajnl/vdaa150
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved Anti-Prion Nucleic Acid Aptamers by Incorporation of Chemical Modifications (2020)
  • 著者名/発表者名: Amato J, Mashima T, Kamatari YO, Kuwata K, Novellino E, Randazzo A, Giancola C, Katahira M, Pagano B
  • 雑誌名: Nucleic Acid Ther 巻: 30 号: 6 ページ: 414-421
  • DOI: 10.1089/nat.2020.0899
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Canine SOD1 harboring E40K or T18S mutations promotes protein aggregation without reducing the global structural stability (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimura S, Kamatari YO, Kuwahara Y, Hara H, Maeda S, Kamishina H, Honda R.
  • 雑誌名: PeerJ 巻: 8 ページ: e9512-e9512
  • DOI: 10.7717/peerj.9512
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] mRNA profile in milk extracellular vesicles from bovine leukemia virus-infected cattle. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa H, Rahman MM, Yamauchi M, Takashima S, Wakihara Y, Kamatari YO, Shimizu K, Okada A, Inoshima Y.
  • 雑誌名: Viruses 巻: 12 号: 6 ページ: 669-669
  • DOI: 10.3390/v12060669
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short disordered protein segment regulates cross-species transmission of a yeast prion (2020)
  • 著者名/発表者名: Shida T, Kamatari YO, Yoda T, Yamaguchi Y, Feig M, Ohhashi Y, Sugita Y, Kuwata K, Tanaka M.
  • 雑誌名: Nat Chem Biol 巻: 16 号: 7 ページ: 756-765
  • DOI: 10.1038/s41589-020-0516-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Early Diagnosis of Trichinella Infection by Detecting MicroRNAs in Extracellular Vesicles Secreted by Trichinella (2023)
  • 著者名/発表者名: Sukhonthip Khueangchiangkhwang、Wu Zhiliang 、Yoichi Maekawa
  • 学会等名: 第92回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 寄生性線虫旋毛虫由来の細胞外小胞（extracellular vesicles）の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: Khueangchiangkhwang Sukhonthip，呉 志良，前川 洋一
  • 学会等名: 第91回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 宿主免疫環境の変化に対する旋毛虫の対応 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村 美咲 ，呉 志良 ，Khueangchiangkhwang Sukhonthip ， 前川 洋一
  • 学会等名: 第91回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 旋毛虫の 43 kDa DNase II 分泌タンパク質による宿主筋肉細胞変異の分子生物学 的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 呉 志良 ，Khueangchiangkhwang Sukhonthip，鎌足 雄司 ， 前川 洋一 ，長野 功
  • 学会等名: 第91回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] Plasmodium yoelii 感染における抗体の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 一穂 ，中島 伶 ，呉 志良 ，前川 洋一
  • 学会等名: 第91回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] Novel oxindole compounds inhibit the aggregation of amyloidogenic proteins associated with neurodegenerative diseases (2022)
  • 著者名/発表者名: Kamatari YO
  • 学会等名: Asian Pacific Prostate Society 2022 (APPS2022)
  • 国際学会
• [学会発表] NMRを用いたタンニンのタンパク質凝集メカニズムの解明, (2022)
  • 著者名/発表者名: 山内恒生, 菅原由喜, 征矢野真由, 小林美穂, 鎌足雄司, 光永徹
  • 学会等名: 日本木材学会中部支部大会
• [学会発表] イヌの変性性脊髄症発症に関与する変異型SOD1タンパク質の構造安定性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 若山賢人, 小畠結, 木村慎太郎, 神志那弘明, 高島諭, 西飯直仁, 鎌足雄司
  • 学会等名: 第165回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] 縮合型タンニンのタンパク質凝集モデル (2022)
  • 著者名/発表者名: 山内恒生, 征矢野真由, 小林美穂, 鎌足雄司, 光永徹
  • 学会等名: 日本ポリフェノール学会第15回学術集会,