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

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、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。