糖転移酵素ノックアウトマウスを用いたバベシア原虫による赤血球感染機構の解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18658112
• 研究機関: 帯広畜産大学
• 研究代表者: 五十嵐 郁男 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 教授 (80159582)
• 研究分担者: 横山 直明 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 准教授 (80301802) ; 池原 譲 独立行政法人産業技術総合研究所, 糖鎖医工学研究センター, 主任研究員 (10311440)
• キーワード: バベシア原虫 / 赤血球 / 糖鎖 / シアル酸 / グライコフォリン / 受容体 / ノックアウトマウス / 環境適応

研究概要

本研究の目的は、1)赤血球膜上の感染受容体候補分子の構造・合成に関わる各種機能蛋白質ノックアウト(KO)マウスを活用して、マウスバベシア原虫の感染受容体分子の構造を詳細に絞り込み、2)その情報をもとに原虫側リガンドをコードする責任遺伝子の同定を試みることにある。そこで、平成18年度は各種KOマウスを活用して、バベシア原虫の感染受容体分子構造の絞り込みを行った。
1)糖転移酵素KOマウス及びグライコフォリン(GPA)KOマウスのマウスバベシア原虫感染実験:各種KOマウス(ST3Ga11及びGPAKOマウス)を準備し、マウスバベシア原虫を感染させ、致死率や原虫の増殖率の変化等をコントロールマウスと比較して観察した。その結果、ST3GalIKOマウスの感染病態はコントロールマウスのそれらと有意な差は見られなかったのに対して、GPAKOマウスはマウスバベシア原虫に対して著しい耐性を示すことが明らかとなった。
2)各種糖転移酵素KOマウス赤血球のGPA上のシアル化糖鎖構造の解析:上記2種類のKOマウスの赤血球GPA上のシアル化糖鎖構造を検証した結果、GPAKOマウスの赤血球膜はGPAに加えてα2,3結合型シアル酸分子が著しく脱落していたのに対して、ST3GalIKOマウスの赤血球膜上のシアル化糖鎖構造はコントロールのそれとほぼ同じであった。
3)マウスバベシア原虫の感染受容体分子の構造:GPA上に付加されているα2,3結合型シアル酸分子はマウスバベシア原虫が赤血球に侵入する際の宿主側感染受容体分子であることが示された。
4)感染抵抗性を示すKOマウス体内での環境適応マウスバベシア原虫の出現:感染抵抗性を示すGPAKOマウスに強制多継代感染を行った結果、病原性を回復したマウスバベシア原虫が出現することが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Amount of cholesterol in host membrane affects erythrocyte invasion and replication by Babesia bovis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okubo, K., Yokoyama, N., Takabatake, N., Okamura, M., Igarashi, I.
  • 雑誌名: Parasitology 134 ページ: 625-630
• [雑誌論文] Mcodification of host erythrocyte membranes by trypsin and chymotrypsin treatments and effects on the in vitro growth of bovine and equine Babesia Parasites. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura, M., Yokoyama, N., Takabatake, N., Okubo, K., Ikehara, Y., Igarashi, I.
  • 雑誌名: J.Parasitol. 93 ページ: 208-211
• [雑誌論文] Babesia bovis : Subcellular localization of host erythrocyte membrane components during their asexual growth. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura, M., Yokoyama, N., Takabatake, N., Okubo, K., Ikehara, Y., Igarashi.I.
  • 雑誌名: Exp.Parasitol. 116 ページ: 91-94
• [雑誌論文] Erythrocyte invasion by Babesia parasites : current advance in elucidation of molecular interactions between the protozoan ligands and host receptors in the invasion stage (Review). (2006)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, N., Okamura, M., Igarashi, I.
  • 雑誌名: Vet.Parasitol. 138 ページ: 22-32
• [雑誌論文] Calcium-ion is involved in erythrocyte invasion by equine Babesia parasites. (2006)
  • 著者名/発表者名: Okubo, K., Wilawan, P., Bork, S., Okamura, M., Yokoyama, N., Igarashi, I.
  • 雑誌名: Parasitology 133 ページ: 289-294
• [雑誌論文] Cyclin-dependent kinase inhibitors block erythrocyte invasion and intraerythrocytic development of Babesia bovis in vitro.
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Yokoyama, N., Igarashi, I.
  • 雑誌名: Parasitology (印刷中)