Research Abstract
Yellow cameleon-Nanoバイオセンサーによる熱帯熱マラリア原虫（Plasmodium falciparum）におけるCa2+モニタリング
Ca2+ monitoring in Plasmodium falciparum using the yellow cameleon-Nano biosensor
2016年3月23日 Scientific Reports 6 : 23454 doi: 10.1038/srep23454
カルシウム（Ca2+）が仲介するシグナル伝達は、ヒトマラリア原虫である熱帯熱マラリア原虫（Plasmodium falciparum）を含む真核生物において保存された機構である。Plasmodium属原虫の細胞内Ca2+の測定は、細胞が小さい（10 μm以下）ため技術的に難しく、このヒト病原体におけるCa2+調節についてあまり明らかになっていない。今回我々は、Ca2+センサーであるYellow cameleon (YC)-Nanoを発現するトランスジェニック熱帯熱マラリア原虫を用いる新しい手法によりCa2+恒常性を解析した。それにより、細胞質Ca2+濃度は赤血球内の栄養体ステージでのみ低濃度（30 nM）で維持されており、他の赤血球内ステージでは上昇する（300 nM以上）ことが分かった。さらには哺乳類のSERCA阻害剤タプシガルギンや抗マラリア薬ジヒドロアルテミシニンはSERCA活性を阻害しないことを示した。熱帯熱マラリア原虫における細胞質Ca2+レベルの変化はフローサイトメトリーでも検出可能であった。従って我々は、今回開発したYC-Nanoを基盤とする系が熱帯熱マラリア原虫でのCa2+シグナル伝達の研究に有用であり、さらには薬剤スクリーニングに用いることができると提案する。
Corresponding Authors
Calcium (Ca2+)-mediated signaling is a conserved mechanism in eukaryotes, including the human malaria parasite, Plasmodium falciparum. Due to its small size (<10 μm) measurement of intracellular Ca2+ in Plasmodium is technically challenging, and thus Ca2+ regulation in this human pathogen is not well understood. Here we analyze Ca2+ homeostasis via a new approach using transgenic P. falciparum expressing the Ca2+ sensor yellow cameleon (YC)-Nano. We found that cytosolic Ca2+ concentration is maintained at low levels only during the intraerythrocytic trophozoite stage (30 nM), and is increased in the other blood stages (>300 nM). We determined that the mammalian SERCA inhibitor thapsigargin and antimalarial dihydroartemisinin did not perturb SERCA activity. The change of the cytosolic Ca2+ level in P. falciparum was additionally detectable by flow cytometry. Thus, we propose that the developed YC-Nano-based system is useful to study Ca2+ signaling in P. falciparum and is applicable for drug screening.
