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

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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。