Expression of malaria parasite mitochondrial protein in yeast and design of novel antimalarial compounds

疟疾寄生虫线粒体蛋白在酵母中的表达及新型抗疟化合物的设计

基本信息

批准号：
22K14838
负责人：
伊藤剛
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

マラリア原虫リンゴ酸－キノン酸化還元酵素（PfMQO）は、リンゴ酸からオキサロ酢酸への酸化とキノンからキノールへの還元を触媒する。本酵素は、マラリア原虫ミトコンドリアにおいてTCA回路と電子伝達系の構成因子として機能すると考えられており、抗マラリア剤の有望な標的分子として注目されている。2022年度はPfMQOの機能研究を可能とするマラリア化酵母の構築とミトコンドリアにおけるPfMQOの機能解明を目指した。酵母ミトコンドリアのリンゴ酸脱水素酵素（yMDH1）を欠損させ、かわりにPfMQOを組込むことで、推定されているマラリア原虫ミトコンドリアを模倣したマラリア化酵母（PfMQO発現株）を作製した。生育試験の結果、PfMQOの発現はyMDH1欠損株の生育を相補することがわかった。すなわちPfMQOは、TCA回路でリンゴ酸をオキサロ酢酸に酸化するyMDH1と相同な機能を有するミトコンドリアタンパク質であることが示唆された。さらに、PfMQO発現株の細胞分画を実施し、PfMQOがミトコンドリアで機能発現することを明らかにした。また、ミトコンドリアの呼吸活性を測定した結果、PfMQOを介するTCA回路依存的な呼吸活性が認められた。次に、リンゴ酸の取込み能が異なるインタクトおよび超音波処理したミトコンドリアについてPfMQO活性を詳細に比較することで、PfMQOのリンゴ酸反応部位がマトリックス側に位置することを同定した。以上の結果より、PfMQOがTCA回路の構成因子として機能するミトコンドリアタンパク質であることを示した。

疟疾疟原虫恶酸夸酮氧化还原酶（PFMQO）催化苹果酸氧化为草乙酸，并将喹酮还原为喹诺醇。该酶被认为是疟疾线粒体中TCA电路和电子传输系统的组成因素，并吸引了注意作为抗疟药的有希望的靶标分子。在2022财政年度，我们旨在构建疟疾酵母，以实现PFMQO的功能研究并阐明PFMQO在线粒体中的功能。由于缺乏酵母线粒体脱氢酶（YMDH1）并掺入PFMQO代替PFMQO，产生了一种疟疾酵母（PFMQO表达菌株），模仿了假定的疟疾寄生虫线粒体。生长测试表明，PFMQO表达补充了YMDH1缺陷菌株的生长。换句话说，有人建议PFMQO是一种与YMDH1同源的线粒体蛋白，该蛋白在TCA循环中氧化了苹果酸到草乙酸。此外，进行了PFMQO表达菌株的细胞分馏，以表明PFMQO在线粒体中的功能。此外，由于测量线粒体的呼吸活性，观察到通过PFMQO取决于TCA回路的呼吸活性。接下来，我们通过将完整和超声的线粒体与不同的苹果酸摄取能力进行比较，确定了PFMQO的苹果酸反应位点位于基质侧。以上结果表明，PFMQO是一种线粒体蛋白，可作为TCA电路中的组成因子。