マラリア原虫のステージ特異的遺伝子発現に関与する転写因子の研究

参与疟原虫阶段特异性基因表达的转录因子的研究

基本信息

批准号：
19041031
负责人：
油田正夫
金额：
$ 9.98万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19041031/
关键词：
マラリア原虫転写因子スポロゾイトオオキネート ChIP-seq法

项目摘要

マラリア原虫は各感染ステージに特異的な遺伝子群を発現することで、異なる宿主環境に巧みに適応している。しかしながら、その遺伝子発現調節機構はこれまで解っていなかった。また遺伝子発現調節の主役であるはずの転写因子も同定されていなかった。近年マラリア原虫のゲノムにAPETALA 2(AP2)ファミリー転写因子に相同性を持つ遺伝子群が発見された。申請者らはそのうちの一つ、AP2-O(AP2 in ookinete)と名付けた転写因子が、蚊への侵入ステージであるオオキネートの遺伝子発現を制御していることを見出した。AP2-Oは雌雄ガメートの接合数時間後からザイゴートの核に観察され、その発現量はオオキネートの形成に伴い増大していた。AP2-Oノックアウト原虫を作成し、その表現型を解析したところ、ノックアウト原虫は赤血球感染ステージにおいては正常な表現型を示したが、蚊への感染能を完全に喪失していた。DNAマイクロアレイにより、ノックアウト原虫のオオキネートで発現が減少した遺伝子を解析したところ、15種類の遺伝子の発現が顕著に減少していることが判明し、これらの遺伝子がAP2-Oの標的遺伝子であることが推定された。また感染血液を用いin vitroでオオキネートを培養したところ、オオキネートのに態は異常であったことから、標的遺伝子のうちにはマイクロネーム蛋白の様に直接宿主への侵入に関わるものだけでなく、侵入のための形態(アピカルコンプレクス)や分子モーターを形成するために必要な遺伝子など、広く侵入に関連する遺伝子が含まれている可能性があると推測された。さらに肝臓感染のステージであるスポロゾイト期においてもその遺伝子発現を制御するAP2ファミリー転写因子、AP2-Spを同定した(未発表データ)。

疟原虫通过表达针对每个感染阶段的基因簇，巧妙地适应不同的宿主环境。然而，迄今为止，基因表达调控机制尚不清楚。此外，转录因子（被认为在调节基因表达中起主要作用）尚未被发现。最近，在疟原虫基因组中发现了一组与APETALA 2（AP2）家族转录因子同源的基因。作者发现其中一个名为 AP2-O（动合子中的 AP2）的转录因子控制着动合子的基因表达，这是蚊子入侵的阶段。雌雄配子交配后数小时，在受精卵核中观察到AP2-O的表达量，且其表达量随着冲状体的形成而增加。当创建AP2-O敲除寄生虫并分析其表型时，敲除寄生虫在红细胞感染阶段表现出正常表型，但它们完全失去了感染蚊子的能力。利用DNA芯片对敲除原虫中表达量下降的基因进行分析，发现有15个基因的表达量显着下降，推测这些基因是AP2-O的靶基因。此外，当我们使用感染的血液在体外培养ookinate时，我们发现ookinate的行为异常，这表明一些靶基因不仅包括那些参与直接侵入宿主的基因，例如微线体蛋白。它可能包含多种与入侵相关的基因，例如形成入侵形式（顶端复合体）和分子马达所必需的基因。此外，我们还发现了 AP2-Sp，一种 AP2 家族转录因子，它在肝脏感染的子孢子阶段调节基因表达（未发表的数据）。