マラリア原虫のアルテミシニン耐性においてフェレドキシンの変異が果たす役割の解明

阐明铁氧还蛋白突变在疟疾寄生虫青蒿素耐药性中的作用

基本信息

批准号：
20K06557
负责人：
木股洋子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、マラリア原虫のプラスチドに存在するフェレドキシン(Fd)の変異（Asp97Tyr）が、原虫の特効薬であるアルテミシニンへの耐性と強く関連することが報告された。本研究では、このFdの変異が薬剤耐性をもたらす機序を明らかにすることを目的として、このFdの変異によるタンパク機能の変化やFd依存酵素との電子伝達機能への影響、アルテミシニン応答への影響を詳細に調べている。令和３年度までに、・このFd変異がFdの主要なパートナー酵素であるFd-NADPH酸化酵素(FNR)との親和性を大きく増加させる一方、電子伝達活性を低下させることがわかった。・in vitro再構成系でのアルテミシニン添加実験から、Fdはアルテミシニンの直接のターゲットではなく、Fdの変異がFNRやFd関連代謝に影響することにより耐性をもたらすことが考えられた。これらの結果から、Fdの変異がFNRとの親和性を大きく変えることが、FNRが関わる種々の酸化的ストレス応答反応に影響し、薬剤耐性に寄与することが考えられたため、令和４年度は、・FdおよびNADPHによるFNRの反応制御の分子メカニズムを、構造や機能情報が豊富な植物型FNRを用いて、詳細に解析し論文および学会発表した。この結果からマラリア原虫Fdの結合によるFNR反応制御の仕組みについて知見が得られた。さらに、近年、マラリア原虫の高温処理や薬剤による酸化的ストレス下で、イソプレノイド合成系の遺伝子発現が特異的に上昇することが報告された。従って、イソプレノイド合成系などのFd依存代謝の変動が薬剤耐性に寄与することが考えられ、その仕組みを遺伝子発現レベルで調べることにした。そこで、令和４年度は、・マラリア原虫と同じアピコンプレクサ門に属し、マラリア原虫の祖先的な位置付けが考えられたサンゴ共生体（褐虫藻）を用いて、そのFd,FNR,イソプレノイド合成系の酵素や、酸化的ストレス応答遺伝子の発現解析を行う系を構築した。

近年来，据报道，疟原虫质体中铁氧还蛋白（Fd）的突变（Asp97Tyr）与疟原虫对青蒿素（一种针对疟原虫的特异性药物）的耐药性密切相关。在本研究中，我们旨在阐明Fd突变引起耐药性的机制，包括Fd突变引起的蛋白质功能变化、对Fd依赖性酶电子传递功能的影响以及对青蒿素的影响。正在详细调查其影响。到2021年，人们发现这种Fd突变大大增加了对Fd-NADPH氧化酶（FNR）（Fd的主要伙伴酶）的亲和力，同时降低了电子传递活性。・在体外重构系统中添加青蒿素的实验表明，Fd 不是青蒿素的直接靶标，但 Fd 的突变通过影响 FNR 和 Fd 相关代谢而导致耐药性。从这些结果来看，人们认为Fd的突变极大地改变了与FNR的亲和力，从而影响了涉及FNR的各种氧化应激反应并有助于耐药性。・使用Fd和NADPH控制FNR反应的分子机制进行了详细分析植物型 FNR，具有丰富的结构和功能信息，并在论文和会议中进行了介绍。这些结果提供了对 FNR 反应受疟原虫 Fd 结合控制的机制的深入了解。此外，近年来，据报道，当疟原虫经高温处理或在药物引起的氧化应激下时，类异戊二烯合成系统的基因表达特别增加。因此，人们认为类异戊二烯合成系统等Fd依赖性代谢的变化会导致耐药性，因此我们决定在基因表达水平上研究这一机制。因此，在2020年，我们将利用与疟原虫同属Apicomplexa门并被认为是疟原虫祖先的珊瑚共生体（zooxanthellae）来开发其Fd、FNR和类异戊二烯合成系统。分析酶和氧化应激反应基因的表达。