マラリア原虫のミトコンドリアリボソームにおける低コストな翻訳機構の解明

• 研究課題/領域番号: 20K07461
• 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49040:寄生虫学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 彦坂 健児 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (30456933)
• 研究分担者: 渡邊 洋一 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (90323568) ; 稲岡 健ダニエル 長崎大学, 熱帯医学研究所, 准教授 (10623803)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: マラリア原虫 / ミトコンドリア / リボソーム / 翻訳機構 / TAP法 / ミトコンドリアリボソーム / リボソームタンパク質 / アフィニティ精製 / 翻訳

研究開始時の研究の概要

マラリア原虫のmtDNAには3つのタンパク質遺伝子のみがコードされており、わずか3つの遺伝子を翻訳するために、約40個のmtリボソームタンパク質が細胞質で合成されミトコンドリアに輸送されることになる。このことは極めて非効率的であるように思えるが、そこには特殊な翻訳「装置」が存在することが示唆される。
本研究では、マラリア原虫を含むアピコンプレクサ類から渦鞭毛藻類などの原生生物まで生物群を超えて広く保存されているmtリボソームの翻訳の特殊な仕組みを明らかにすることで、最小限の翻訳機構を備えるリボソームを構成する重要なタンパク質を特定し、生命活動の根幹に迫る。

研究成果の概要

マラリア原虫のミトコンドリア（mt）リボソーム構成タンパク質の数は極めて少なく、ヒトなど哺乳類のmtリボソームの構造と大きく異なることが予想されている。我々は、原虫mtリボソームをTandem Affinity Purification (TAP)法により単離精製することで立体構造を解明することを想起した。現在、TAP標識付加mtリボソームタンパク質を有する組換え原虫株を2株作製し、これらのタンパク質がRNA及びタンパク質レベルで発現していること、ミトコンドリアに局在することを確認した。また、磁気ビーズを用いた第1段階の免疫沈降によってmtリボソームタンパク質が分離されることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般的に、ミトコンドリアは密度勾配遠心法によって単離されるが、マラリア原虫の場合、アピコプラストと呼ばれる色素体がミトコンドリアと接着しているため単離が困難である。これは、色素体をもった他の原生生物でも同じ状況であることが予想される。本研究によって、ミトコンドリア単離のステップの必要がないTandem Affinity purification法によりミトコンドリア（mt）リボソームを単離する道筋を示せたことで、これまで困難であった他の原生生物種におけるmtリボソームの解析が進み、生命活動の根源に関わるリボソームの構造進化の領域において大きなインパクトを持つものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Erdheim-Chester Disease Involving the Central Nervous System with Latent Toxoplasmosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Wadayama Tomoya、Shimizu Mikito、Kimura Ikko、Baba Kousuke、Beck Goichi、Nagano Seiichi、Morita Ryo、Nakagawa Hidenori、Shirano Michinori、Goto Tetsushi、Norose Kazumi、Hikosaka Kenji、Murayama Shigeo、Mochizuki Hideki
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 61 号: 17 ページ: 2661-2666
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.8564-21
  • NAID: 130008158352
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • 年月日: 2022-09-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a novel electroporation method for the oyster parasite Perkinsus marinus. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto H, Lin XX, Bai YD, Chen XF, Zhang ZZ, Honjo Y, Hikosaka K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 12 号: 1 ページ: 19996-19996
  • DOI: 10.1038/s41598-022-24548-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] New PCR primers targeting the cytochrome b gene reveal diversity of Leucocytozoon lineages in an individual host. (2022)
  • 著者名/発表者名: Honjo Y, Fukumoto S, Sakamoto H, Hikosaka K.
  • 雑誌名: Parasitol Res. 巻: 121 号: 11 ページ: 3313-3320
  • DOI: 10.1007/s00436-022-07667-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Siccanin is a dual-target inhibitor of Plasmodium falciparum mitochondrial complex II and complex III. (2022)
  • 著者名/発表者名: Komatsuya K, Sakura T, Shiomi K, Omura S, Hikosaka K, Nozaki T, Kita K, Inaoka DK.
  • 雑誌名: Pharmaceuticals 巻: 15 号: 7 ページ: 903-903
  • DOI: 10.3390/ph15070903
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical characteristics and incidence of toxoplasmosis after autologous hematopoietic stem cell transplantation: A retrospective study and literature review (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitahara Mari、Hiroshima Yuki、Norose Kazumi、Hikosaka Kenji、Kazumoto Hiroko、Uematsu Nozomu、Shishido Tsutomu、Kaiume Hiroko、Sato Keijiro、Ueki Toshimitsu、Sumi Masahiko、Watanabe Masahide、Kobayashi Hikaru
  • 雑誌名: Transplant Infectious Disease 巻: 23 号: 6
  • DOI: 10.1111/tid.13726
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acute exacerbation of pulmonary toxoplasmosis during corticosteroid therapy for immune thrombocytopenia (2021)
  • 著者名/発表者名: Omori Koji、Imoto Naoto、Norose Kazumi、Maeda Matsuyoshi、Hikosaka Kenji、Kurahashi Shingo
  • 雑誌名: Medicine 巻: 100 号: 51 ページ: e28430-e28430
  • DOI: 10.1097/md.0000000000028430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a rapid scabies immunodiagnostic assay based on transcriptomic analysis of Sarcoptes scabiei var. nyctereutis (2021)
  • 著者名/発表者名: Akuta T, Minegishi D. Kido N, Imaizumi K, Nakaoka S, Tachibana S, Hikosaka K, Hori F, Masataka N, Sakuma C, Oouchi Y, Nakajima Yu, Tanaka S, Omiya T, Morikaku K, Kawahara M, Tada Y, Tarui H, Ueda T, Kikuchi-Ueda T, Ono Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 6455-6455
  • DOI: 10.1038/s41598-021-85290-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypericum perforatum extract and hyperforin inhibit the growth of neurotropic parasite Toxoplasma gondii and infection-induced inflammatory responses of glial cells in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinjyo Noriko、Nakayama Hideyuki、Li Li、Ishimaru Kanji、Hikosaka Kenji、Suzuki Noriyuki、Yoshida Hiroki、Norose Kazumi
  • 雑誌名: Journal of Ethnopharmacology 巻: 267 ページ: 113525-113525
  • DOI: 10.1016/j.jep.2020.113525
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Challenges in isolation of mitochondrial ribosomes from the malaria parasite (2022)
  • 著者名/発表者名: Xioxia Lin, Hirokazu Sakamoto, Rie Kubota, Yoh-Ichi Watanabe, Daniel Ken Inaoka, Naoaki Shinzawa, Kenji Hikosaka
  • 学会等名: 第92回日本寄生虫学会
• [学会発表] 酵母細胞質型ジヒドロオロト酸脱水素酵素遺伝子を導入したげっ歯類マラリア原虫のアトバコン耐性発現パターンの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 陳雪、新倉保、坂本寛和、佐倉孝哉、稲岡ダニエル健、彦坂健児
  • 学会等名: 第92回日本寄生虫学会
• [備考] 千葉大学大学院医学研究院感染生体防御学ホームページ
  • URL: https://www.m.chiba-u.jp/dept/infection-hostdefense/