ヒト腸内寄生虫Blastocystisにおける解糖中間体を輸送する新規ミトコンドリアキャリアの発見

Core Concepts

Blastocystisは解糖系の後半反応をミトコンドリア内で行うが、その際に必要な解糖中間体の輸送を担う新規ミトコンドリアキャリアを同定した。このキャリアは解糖系の細胞質側と ミトコンドリア側を連結し、Blastocystisの生存に不可欠な役割を果たしている。

Abstract

本研究では、ストラメノピレス門に属する単細胞真核生物Blastocystisにおける解糖系の特徴的な代謝経路に着目し、ミトコンドリア内への解糖中間体の輸送を担う新規キャリアタンパク質を同定した。 ほとんどの真核生物では解糖系は細胞質で完結するが、ストラメノピレスでは解糖系の後半反応がミトコンドリア内にも存在する分岐型の代謝経路を持つ。Blastocystisはこの分岐型解糖系に完全に依存しており、ミトコンドリア内での ATP 産生が主要なエネルギー源となっている。 本研究では、Blastocystisゲノムから新規ミトコンドリアキャリアタンパク質を同定し、その基質特異性と機能を詳細に解析した。この新規キャリアは、ストラメノピレス門特異的に保存されており、ヒトの既知のミトコンドリアキャリアとは明確に異なる基質特異性を示した。特に、ジヒドロキシアセトンリン酸、グリセルアルデヒド-3-リン酸、3-ホスホグリセリン酸、ホスホエノールピルビン酸などの解糖中間体を効率的に輸送することが明らかになった。 Blastocystisはミトコンドリアの電子伝達系の主要な構成要素を欠失しているため、ミトコンドリア内での解糖系が重要な ATP 産生経路となっている。本研究で同定した新規ミトコンドリアキャリアは、細胞質側と ミトコンドリア側の解糖系を連結する鍵となる輸送体であり、Blastocystisの生存に不可欠な役割を果たしている。この新規キャリアは、ストラメノピレス門に属する病原性原虫に対する特異的な治療標的となる可能性がある。

Stats

ヒトOGCキャリアは、オキソグルタル酸、リンゴ酸、コハク酸、マレイン酸、マロン酸を輸送する。 ヒトDICキャリアは、リンゴ酸、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、硫酸、チオ硫酸、リン酸、ジヒドロキシアセトンリン酸を輸送する。 Blastocystis GIC-2キャリアは、リン酸、硫酸、チオ硫酸、ジヒドロキシアセトンリン酸、グリセルアルデヒド-3-リン酸、3-ホスホグリセリン酸、ホスホエノールピルビン酸を輸送する。

Quotes

"ストラメノピレス門に属する単細胞真核生物Blastocystisは、解糖系の後半反応をミトコンドリア内で行うが、その際に必要な解糖中間体の輸送を担う新規ミトコンドリアキャリアを同定した。" "この新規キャリアは、ストラメノピレス門特異的に保存されており、ヒトの既知のミトコンドリアキャリアとは明確に異なる基質特異性を示した。特に、解糖中間体を効率的に輸送することが明らかになった。" "Blastocystisはミトコンドリアの電子伝達系の主要な構成要素を欠失しているため、ミトコンドリア内での解糖系が重要なATP産生経路となっている。本研究で同定した新規ミトコンドリアキャリアは、細胞質側とミトコンドリア側の解糖系を連結する鍵となる輸送体であり、Blastocystisの生存に不可欠な役割を果たしている。"

Key Insights Distilled From

A mitochondrial carrier transports glycolytic intermediates to link cytosolic and mitochondrial glycolysis in the human gut parasite Blastocystis

by Pyrihova,E.,... at www.biorxiv.org 11-02-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.02.565298v2

Deeper Inquiries

ストラメノピレス門以外の真核生物では、解糖系の細胞質側とミトコンドリア側をどのように連結しているのだろうか?

他の真核生物では、解糖系の細胞質側とミトコンドリア側を連結する方法は、通常は細胞質で完結する解糖系経路を通じて行われます。ただし、ストラメノピレス門以外の生物では、ミトコンドリア内での解糖系の活動は一般的ではなく、細胞質での解糖系が主要なエネルギー源となっています。このため、他の真核生物では、解糖系の細胞質側とミトコンドリア側を直接的に連結する必要はありません。

Blastocystis以外のストラメノピレス門の生物では、この新規ミトコンドリアキャリアがどのような役割を果たしているのだろうか?

他のストラメノピレス門の生物において、この新規ミトコンドリアキャリアは、細胞質とミトコンドリアの間で解糖系の中間体を輸送する役割を果たしています。これにより、細胞内のエネルギー代謝経路が効率的に連結され、細胞の生存と機能に必要なエネルギーが供給されます。このキャリアは、ストラメノピレス門の生物において重要な役割を果たし、エネルギー代謝における中心的な役割を担っています。

Blastocystisの解糖系とミトコンドリア機能の関係を詳しく理解することで、どのような新しい治療法の開発につながる可能性があるだろうか?

Blastocystisの解糖系とミトコンドリア機能の関係を深く理解することで、この寄生虫に対する新しい治療法の開発につながる可能性があります。例えば、この新規ミトコンドリアキャリアを標的とすることで、Blastocystisなどのストラメノピレス門の病原体に対する特異的な治療法を開発することができます。このキャリアを阻害することで、寄生虫のエネルギー代謝経路を妨害し、病原体の生存を阻止する可能性があります。このような新しい治療法の開発は、ストラメノピレス門の病原体による感染症の治療に革新的なアプローチをもたらすかもしれません。