ミトコンドリアの進化の多様性

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: マトリョーシカ型進化原理
• 研究課題/領域番号: 23117005
• 研究機関: 国立感染症研究所
• 研究代表者: 野崎 智義 国立感染症研究所, その他部局等, その他 (60198588)
• 研究分担者: 橋本 哲男 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (50208451) ; 黒田 誠 国立感染症研究所, その他部局等, その他 (80317411) ; 石川 香 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (40734827)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / 進化 / 微生物

研究実績の概要

嫌気的マイトソームへのタンパク質輸送、分裂、生理機能の進化を解明するため、赤痢アメーバのマイトソームの30kDaベーターバレル型外膜タンパク質の局在を免疫電子顕微鏡、細胞分画法等により明らかにした。また、小麦胚芽無細胞タンパク合成系を用いて円偏向ニ色性解析を行い、物性を明らかにした。活性化型硫酸PAPSからコレステロール硫酸が合成されることを明らかにし、コレステロール硫酸がステージ転換に不可欠な役割を果たすことを明らかにした。
嫌気的原生生物であるフォルニカータ生物3種および自由生活性EntamoebaのESTデータを、バイオインフォマティクス・分子系統解析によりさまざまな生物種のデータと比較解析し、各種代謝経路、オルガネラ（MRO）へのタンパク質移送機構などの分子進化に関する知見を得た。また、Kipferlia bialataに関しゲノム解析を展開した。さらに、細菌の混在下でフォルニカータ生物種のMROを精製するための方法論的検討を行った。
環形動物と魚類を交互寄生して生存する粘液胞子虫 Kudoa septempunctataのゲノム情報とミクソゾア全般の比較ゲノム解析およびトランスクリプトーム解析とプロテオミクス解析の結果から、Kudoaの進化系統と特殊なミトコンドリアゲノム構造を明らかにした。
ミトコンドリアDNA（mtDNA）に突然変異を有するミトコンドリア病モデルマウスにおいて、ミトコンドリアの分裂因子を臓器特異的にKOしたところ、元々のミトコンドリア病モデルマウスよりも病態が重篤化した。解析の結果、病原性突然変異型mtDNAの蓄積で機能異常となったミトコンドリアのターンオーバーが正常に働かず、機能不全ミトコンドリアが細胞内に蓄積していることがその原因ではないかと考えられた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画通り順調に達成された。

今後の研究の推進方策

次年度は以下の計画を行う。
嫌気的マイトソームへのタンパク質・基質輸送機構、分裂機構を理解するため、赤痢アメーバのマイトソームの膜チャネルである細菌型の新規ベータバレル型タンパク質の性質・機能を解明する。また、マイトソームの分裂の分子機構を解明する。
フォルニカータ生物、Kipferlia bialata および Dysnectes brevis に関しゲノム解析を完了するとともに、2者培養系を確立しMROを単離精製する。ゲノムデータを参照してMROのプロテオーム解析を実施し、真にMROに局在するタンパク質を同定する。
環形動物と魚類を交互寄生する粘液胞子虫 Kudoa septempunctataのゲノムは極度に遺伝子縮退していることが示唆されている。胞子ステージから栄養体ステージへの推移に関与する遺伝子を動物腸管内のトランスクリプトーム解析にて特定し、ゲノム縮退と従属的な生活環の関連性を解明する。
mtDNAの病原性突然変異とミトコンドリアの分裂異常が共存するマウスの病態解析をさらに継続する。また、新たにミトコンドリアの融合に異常をきたすマウスを用いた解析にも着手する。これらに加え、所属研究室における既存のmtDNA突然変異モデルマウスやモデル細胞を用いた解析を並行して行い、核-ミトコンドリア間クロストークの一端の解明を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Small GTPase Rab21 mediates fibronectin induced actin reorganization in Entamoeba histolytica: implications in pathogen invasion. (2015)
  • 著者名/発表者名: Emmanuel M, Nakano YS, Nozaki T, Datta S.
  • 雑誌名: PLoS Pathog 巻: 11 ページ: e1004666
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1004666
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel Mitosomal beta-barrel Outer Membrane Protein in Entamoeba. (2015)
  • 著者名/発表者名: Santos HJ, Imai K, Makiuchi T, Tomii K, Horton P, Nozawa A, Ibrahim M, Tozawa Y, *Nozaki T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 ページ: 8545
  • DOI: doi: 10.1038/srep08545
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of a Novel GV.2 Sapovirus Strain, NGY-1, Detected from a Suspected Foodborne Gastroenteritis Outbreak. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shibata S, Sekizuka T, Kodaira A, Kuroda M, Haga K, Doan YH, Takai-Todaka R, Katayama K, Wakita T, Oka T, Hirata H
  • 雑誌名: Genome Announc 巻: 3 ページ: e01553-14
  • DOI: 10.1128/genomeA.01553-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Mutant H3N2 Influenza Virus Uses an Alternative Activation Mechanism in TMPRSS2 Knockout Mice by Loss of an Oligosaccharide in the Hemagglutinin Stalk Region (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai K, Sekizuka T, Ami Y, Nakajima N, Kitazawa M, Sato Y, Nakajima K, Anraku M, Kubota T, Komase K, Takehara K, Hasegawa H, Odagiri T, Tashiro M, Kuroda M, Takeda M
  • 雑誌名: J Virol 巻: 89 ページ: 5154-5158
  • DOI: 10.1128/JVI.00124-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extensive amplification of GI-VII-6, a multidrug resistance genomic island of Salmonella enterica serovar Typhimurium, increases resistance to extended-spectrum cephalosporins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Lee K, Kusumoto M, Sekizuka T, Kuroda M, Uchida I, Iwata T, Okamoto S, Yabe K, Inaoka T, Akiba M
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 6 ページ: 78-78
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular evolution of the VP1, VP2, and VP3 genes in human rhinovirus species C. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuroda M, Niwa S, Sekizuka T, Tsukagoshi H, Yokoyama M, Ryo A, Sato H, Kiyota N, Noda M, Kozawa K, Shirabe K, Kusaka T, Shimojo N, Hasegawa S, Sugai K, Obuchi M, Tashiro M, Oishi K, Ishii H, Kimura H et al.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 ページ: 8185-8185
  • DOI: 10.1038/srep08185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outbreak of henipavirus infection, Philippines (2015)
  • 著者名/発表者名: Ching PK, de los Reyes VC, Sucaldito MN, Tayag E, Columna-Vingno AB, Malbas FF Jr, Bolo GC Jr, Sejvar JJ, Eagles D, Playford G, Dueger E, Kaku Y, Morikawa S, Kuroda M, Marsh GA, McCullough S, Foxwell AR.
  • 雑誌名: Emerg Infect Dis 巻: 21 ページ: 328-331
  • DOI: 10.3201/eid2102.141433
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Global Core Genome SNP Analysis for Bacillus anthracis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Sekizuka T, *Kuroda M. GcoGSA-BA
  • 雑誌名: Health Secur 巻: 13 ページ: 64-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Validated Rapid Screening Methods for Identifying Kudoa septempunctata in Olive Flounder (Paralichthys olivaceus) (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugita-Konishi Y, Fukuda Y, Mori K, Mekata T, Namba T, Kuroda M, Yamazaki A, Ohnishi T.
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis 巻: 68 ページ: 145-147
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2014.133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of an huh.7.5.1-derived cell clone highly permissive to hepatitis C virus (2015)
  • 著者名/発表者名: Shirasago Y, Sekizuka T, Saito K, Suzuki T, Wakita T, Hanada K, Kuroda M, Abe R, Fukasawa M.
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis 巻: 68 ページ: 81-88
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2014.231
  • 査読あり
• [雑誌論文] MePIC, metagenomic pathogen identification for clinical specimens. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi F, Sekizuka T, Yamashita A, Ogasawara Y, Mizuta K, *Kuroda M.
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis 巻: 67 ページ: 62-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmitochondrial mito-miceΔ and mtDNA mutator mice, but not aged mice, share the same spectrum of musculoskeletal disorders (2015)
  • 著者名/発表者名: Mito T, Ishizaki H, Suzuki M, Morishima H, Ota A, Ishikawa K, Nakada K, Maeno A, Shiroishi T, Hayashi J
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 456 ページ: 933-7
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] G7731A mutation in mouse mitochondrial tRNALys regulates late-onset disorders in transmitochondrial mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu A, Mito T, Hashizume O, Yonekawa H, Ishikawa K, Nakada K, Hayashi J
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 459 ページ: 66-70
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass spectrometric analysis of L-cysteine metabolism: physiological role and fate of L-cysteine in the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jeelani G, Sato D, Soga T, Watanabe H and Nozaki T.
  • 雑誌名: MBio 巻: 5 ページ: e01995
  • DOI: 10.1128/mBio.01995-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interaction between Nbp35 and Cfd1 proteins of cytosolic Fe-S cluster assembly reveals a stable complex formation in Entamoeba histolytica. (2014)
  • 著者名/発表者名: Anwar S, Dikhit MR, Singh KP, Kar RK, Zaidi A, Sahoo GC, Roy AK, Nozaki T, Das P, Ali V.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e108971
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108971
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteomic analysis of Entamoeba histolytica in vivo assembled pre-mRNA splicing complexes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Valdes J, Nozaki T, Sato E, Chiba Y, Nakada-Tsukui K, Villegas-Sepulveda N, Winkler R, Azuara-Liceaga E, Mendoza-Figueroa MS, Watanabe N, Santos HJ, Saito-Nakano Y, Galindo-Rosales JM.
  • 雑誌名: J Proteomics 巻: 111 ページ: 30-45
  • DOI: 10.1016/j.jprot.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metabolomic analysis of Entamoeba: applications and implications. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jeelani G, *Nozaki T
  • 雑誌名: Curr Opin Microbiol 巻: 20 ページ: 118-124
  • DOI: 10.1016/j.mib.2014.05.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ligand heterogeneity of the cysteine protease binding protein family in the parasitic protist Entamoeba histolytica (2014)
  • 著者名/発表者名: Marumo K, Nakada-Tsukui K, Tomii K, *Nozaki T
  • 雑誌名: Int J Parasitol 巻: 44 ページ: 625-635
  • DOI: 10.1016/j.ijpara.2014.04.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selection of rodent species appropriate for mtDNA transfer to generate transmitochondrial mito-mice expressing mitochondrial respiration defects (2014)
  • 著者名/発表者名: Enoki S, Shimizu A, Hayashi C, Imanishi H, Hashizume O, Mekada K, Suzuki H, Hashimoto T, Nakada K, Hayashi J.
  • 雑誌名: Exp Anim 巻: 63 ページ: 21-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] An outbreak of acute respiratory infections due to human respiratory syncytial virus in a nursing home for the elderly in Ibaraki, Japan, 2014. (2014)
  • 著者名/発表者名: Doi I, Nagata N, Tsukagoshi H, Komori H, Motoya T, Watanabe M, Keta T, Kawakami M, Tsukano T, Honda M, Ishioka T, Takeda M, Ryo A, Kuroda M, Oishi K, Kimura H
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis 巻: 67 ページ: 326-328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence and comparative genomic analysis of Mycobacterium massiliense JCM 15300 in the Mycobacterium abscessus group reveal a conserved genomic island MmGI-1 related to putative lipid metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Sekizuka T, Kai M, Nakanaga K, Nakata N, Kazumi Y, Maeda S, Makino M, Hoshino Y, Kuroda M
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e114848
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0114848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Rhodococcus erythropolis JCM 6824, an Aurachin RE Antibiotic Producer (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa W, Hata M, Sekizuka T, Kuroda M, Ishikawa J
  • 雑誌名: Genome Announc 巻: 2 ページ: e01026-14
  • DOI: 10.1128/genomeA.01026-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular evolution of human respiratory syncytial virus attachment glycoprotein (G) gene of new genotype ON1 and ancestor NA1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano E, Kobayashi M, Tsukagoshi H, Yoshida LM, Kuroda M, Noda M, Ishioka T, Kozawa K, Ishii H, Yoshida A, Oishi K, Ryo A, Kimura H
  • 雑誌名: Infect Genet Evol 巻: 28 ページ: 183-191
  • DOI: 10.1016/j.meegid.2014.09.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] The genome landscape of the african green monkey kidney-derived vero cell line (2014)
  • 著者名/発表者名: Osada N, Kohara A, Yamaji T, Hirayama N, Kasai F, Sekizuka T, Kuroda M, Hanada K
  • 雑誌名: DNA Res 巻: 21 ページ: 673-683
  • DOI: 10.1093/dnares/dsu029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of blaTEM-52-carrying plasmids of extended-spectrum-beta-lactamase-producing Salmonella enterica isolates from chicken meat with a common supplier in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Izumiya H, Sekizuka T, Kuroda M, Ohnishi M
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 巻: 58 ページ: 7545-7547
  • DOI: 10.1128/AAC.02731-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic characterization and comparison of Clostridium botulinum isolates from botulism cases in Japan between 2006 and 2011 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenri T, Sekizuka T, Yamamoto A, Iwaki M, Komiya T, Hatakeyama T, Nakajima H, Takahashi M, Kuroda M, Shibayama K.
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol 巻: 80 ページ: 6954-6964
  • DOI: 10.1128/AEM.02134-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] A food-borne outbreak of gastroenteritis due to genotype G1P[8] rotavirus among adolescents in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizukoshi F, Kuroda M, Tsukagoshi H, Sekizuka T, Funatogawa K, Morita Y, Noda M, Katayama K, Kimura H
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: 58 ページ: 536-539
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-Genome Sequence of CMY-2 beta-Lactamase-Producing Salmonella enterica Serovar Typhimurium Strain L-3553 (2014)
  • 著者名/発表者名: Sekizuka T, Lee K, Kuroda M, Kusumoto M, Iwata T, Uchida I, Tanaka K, Tamamura Y, Akiba M
  • 雑誌名: Genome Announc 巻: 2 ページ: e114848
  • DOI: 10.1128/genomeA.00711-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Antimicrobial Resistance Dissemination across Plasmid Communities Classified by Network Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki S, Fukumoto H, Mine S, Sato N, Mochizuki M, Hasegawa H, Sekizuka T, Kuroda M, Matsushita T, Katano H
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 3 ページ: 356-376
  • DOI: 10.3390/pathogens3020356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological and molecular evidence support the recognition of Champia lubrica sp. nov. (Champiaceae, Rhodophyta) from Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Hashimoto T, Kitayama T, Nozaki H
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 53 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Antimicrobial Resistance Dissemination across Plasmid Communities Classified by Network Analysis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Sekizuka T, *Kuroda M
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 3 ページ: 356-376
  • DOI: 10.3390/pathogens3020356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secondary loss of a cis-spliced intron during the divergence of Giardia intestinalis assemblages (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa, Yuji Inagaki and Tetsuo Hashimoto
  • 雑誌名: BMC Research Notes 巻: 7 ページ: 413
  • DOI: 10.1186/1756-0500-7-413
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gene Content Evolution in DiscobidMitochondria Deduced from the Phylogenetic Position and Complete Mitochondrial Genome of Tsukubamonas globosa (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa, Martin Kolisko, Yuki Nishimura, Akinori Yabuki, Matthew W. Brown, Sohta A. Ishikawa, Ken-ichiro Ishida, Andrew J. Roger, Tetsuo Hashimoto and Yuji Inagaki
  • 雑誌名: Genome Biol. Evol. 巻: 6 ページ: 306-315
  • DOI: 10.1093/gbe/evu015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ミトコンドリア・ダイナミクスの破綻が突然変異型mtDNAの組織内含有率に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川香、堅田俊、石原孝也、櫻澤遼太、小笠原絵美、林純一、三原勝芳、石原直忠、中田和人
  • 学会等名: 第14回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-03
• [学会発表] Unique evolution of metabolism, pathogenesis, and organelles in the enteric protozoon Entamoeba histolytica (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, T
  • 学会等名: International Conference of Parasitology XIII
  • 発表場所: Mexico City, Mexico
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
  • 招待講演
• [学会発表] Novel lysosome transport mechanisms of the enteric protozoon Entamoeba (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, T
  • 学会等名: International Conference of Parasitology XIII
  • 発表場所: Mexico City, Mexico
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
  • 招待講演
• [学会発表] Divergent evolution of protein and metabolite transport in the anaerobic protozoon Entamoeba histolytica (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, T
  • 学会等名: CIFAR meeting
  • 発表場所: Praque, Czec Republic
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [図書] Metabolomic analysis of Entamoeba biology. In "Amebiasis: Biology and Pathogenesis of Entamoeba" (2015)
  • 著者名/発表者名: Ghulam Jeelani, Dan Sato, and Tomoyoshi Nozaki.
  • 総ページ数: 581
  • 出版者: Springer
• [図書] Mitosomes in Entamoeba histolytica. In "Amebiasis: Biology and Pathogenesis of Entamoeba" (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Makiuchi, Fumika Mi-ichi, and Tomoyoshi Nozaki.
  • 総ページ数: 581
  • 出版者: Springer
• [図書] Molecular basis of the trafficking of cysteine proteases and other soluble lysosomal proteins in Entamoeba histolytica. In "Amebiasis: Biology and Pathogenesis of Entamoeba" (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Nakada-Tsukui, and Tomoyoshi Nozaki.
  • 総ページ数: 581
  • 出版者: Springer
• [備考] http://www.matryoshka-evolution.jp/