マラリア原虫ガメトサイト分化に伴うエネルギー代謝変化

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マラリア原虫のエネルギー代謝はヒト体内では解糖系がATP合成の中心を担い、蚊のステージではミトコンドリアにおける電子伝達系に強く依存する。近年、赤血球感染ステージ（赤内期）と蚊へ伝播するステージ（ガメトサイト期）では、解糖系や呼吸鎖複合体の構成因子が異なることがプロテオーム解析により明らかとなったが、代謝機能に対する影響の詳細は分かっていない。本研究では細胞内相分離の観点から解糖系酵素の細胞生物学的解析と、代謝フラックス解析による代謝機能の定量評価を並行して行い、ステージ分化に伴うエネルギー代謝変化の制御機構を明らかにする。令和4年度は赤内期に焦点を絞り、解糖系酵素に蛍光タンパク質をラベルした遺伝子組換え原虫による細胞内での解糖系酵素の動態解析を計画した。まず酵母で報告されている解糖系酵素集合体、Glycolytic body（G-body）を観察するために、様々な培養条件や阻害剤等による条件検討を行った。その結果、低グルコース条件下において原虫内でG-bodyが形成されることが明らかとなった。一般的なマラリア原虫の培養条件ではグルコース濃度が10 mM程度と生理的な条件とは異なる。今回明らかになった低グルコース培養は生理的条件により近く、ヒト体内でのマラリア原虫の解糖系の代謝動態をより正確に反映していると考えられる。次に低グルコース条件で培養した原虫のトランスクリプトーム解析を実施し、G-body形成に関わる遺伝子探索を行った。これにより細胞内相分離に重要な天然変性領域を持つ複数の候補遺伝子群の特定に成功した。さらにG-body形成の解糖系への影響を調べるために、メタボローム解析も実施した。その結果、低グルコース条件下においても解糖系の代謝物量に有意な差は見られず、G-body形成により解糖系全体の活性が維持されていることが明らかとなった。