「Wall-ome」の萌芽を目指した糸状菌細胞壁ダイナミクス測定系の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 20K15997
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 東北医科薬科大学
• 研究代表者: 田中 大 東北医科薬科大学, 薬学部, 助教 (00613449)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: Cell wall / Wallome / Aspergillus fumigatus / 細胞壁多糖 / ガラクトフラノース / 細胞壁 / 糸状菌

研究開始時の研究の概要

細胞壁多糖は病原性真菌にとって、環境適応や抗真菌薬から身を守るための防御壁として機能している。ほとんどの病原性真菌は、環境ストレス刺激を受けると細胞壁多糖の質的・量的変化を誘導し、ストレス抵抗性を獲得する。本研究計画では、蛍光顕微鏡と画像解析技術を用いて、細胞壁多糖の量や構造の変化を観察できる技術の開発を目指し、細胞壁構造変化が進行する様子を観察したり、菌ごとの細胞壁構造の違いを見分ける目的で利用できるかどうかを検証する。

研究成果の概要

蛍光標識した細胞壁多糖結合タンパク質と、機械式蛍光顕微鏡、さらにソフトウェアを用いた画像解析を組み合わせることで、病原性糸状菌 Aspergillus fumigatusが菌糸を伸ばす過程や、抗真菌薬によって死んでいく最中における細胞壁多糖成分の量や局在の変化を、糸状菌の形態を破壊しないまま定量化することに成功しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Aspergillus fumigatusが起こす真菌症の治療には、主にキャンディン系抗真菌薬が用いられます。しかし、本菌には時にこの薬が著効しないケースがあります。この原因は、細胞壁多糖構造を再構成する仕組みや、構造の不均質性にあるのではないか、と考えられていましたが、詳細に調べることはこれまで困難でした。本研究成果によって、本菌の細胞壁多糖の量や局在の変化を、従来よりもより詳細に調べることが可能になりました。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of Elm1 in antifungal susceptibility and virulence in Candida glabrata (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ito, Taiga Miyazaki, Yutaka Tanaka, Takashi Suematsu, Hironobu Nakayama, Akihiro Morita, Tatsuro Hirayama, Masato Tashiro, Takahiro Takazono, Tomomi Saijo, Shintaro Shimamura, Kazuko Yamamoto, Yoshifumi Imamura, Koichi Izumikawa, Katsunori Yanagihara, Shigeru Kohno, Hiroshi Mukae
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 号: 1 ページ: 9789-9789
  • DOI: 10.1038/s41598-020-66620-7
  • NAID: 120006988141
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and characterization of β-d-galactofuranosidases from Aspergillus nidulans and Aspergillus fumigatus (2020)
  • 著者名/発表者名: Emiko Matsunaga, Yutaka Tanaka, Saki Toyota, Hisae Yamada, Takuji Oka, Yujiro Higuchi, Kaoru Takegawa
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 131 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2020.09.006
  • NAID: 40022457574
  • 査読あり
• [学会発表] 葉酸代謝酵素ALDH1L1、および、ALDH1L2のストレスに応答した翻訳後修飾変化の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柳澤 紗良、佐々木 雅人、伊藤 文恵、田中 大、小松 祥子、藤村 務、柴田 信之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] GH159酵素のβガラクトフラノシダーゼ活性の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小泉 舞華、Shen Jiangyan、田中 大、松永 恵美子、伊藤 文恵、佐々木 雅人、竹川 薫、柴田 信之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] タンパク質ノックダウンテクノロジーの病原性糸状菌への適用と細胞壁構造変化に及ぼす影響の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中 大、伊藤 文恵、佐々木 雅人、柴田 信之
  • 学会等名: 第65回日本医真菌学会総会
• [学会発表] 糸状菌タンパク質ノックダウンのためのイネオーキシンデグロン異種発現株の構築 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中 大、伊藤 文恵、佐々木 雅人、柴田 信之
  • 学会等名: 第5回東北医真菌研究会
• [学会発表] 環境ストレス応答性細胞壁再構成における糖転移酵素Gfsの細胞内動態解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中 大、伊藤 文恵、佐々木 雅人、柴田 信之
  • 学会等名: 第59回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] 病原性黒色真菌 Exophiala jeanselmei 細胞壁多糖の抗原構造およびβ-1, 2 結合マンノースから成る長鎖オリゴ糖の抗原性の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤文恵 、宍戸啓介 、田中大 、佐々木雅人 、柴田信之
  • 学会等名: 第59回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] 酵母型マンナン構造の存在を示唆する新規糸状菌マンノース転移酵素群の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中 大、岡拓二、伊藤文恵、佐々木雅人、柴田信之
  • 学会等名: 第４回東北医真菌研究会