インディアナ大学医学部の研究者らによる研究により、トキソプラズマ・ゴンディが休眠段階に入るために必要なタンパク質をどのように作り出すかについて、新たな知見が明らかになりました。この休眠状態に入ることで、寄生虫は薬剤治療を逃れることができます。本研究は、Journal of Biological Chemistry誌に特別な評価を受けて掲載されました。 本論文のタイトルは、「Cap-Independent Translation Directs Stress-Induced Differentiation of the Protozoan Parasite Toxoplasma gondii（キャップ非依存的翻訳が原生動物寄生虫トキソプラズマ・ゴンディのストレス誘導型分化を指示する）」です。 トキソプラズマ・ゴンディは単細胞の寄生虫であり、ネコの糞、未洗浄の野菜、または加熱不十分な肉を介して人に感染します。この寄生虫は世界人口の最大3分の1に感染しているとされ、軽い病気を引き起こした後、休眠段階に入り、脳を含む体内のさまざまな場所にシスト（嚢胞）として潜伏します。
トキソプラズマのシストは、行動変化や統合失調症のような神経疾患との関連が指摘されています。また、免疫系が弱まった際に再活性化し、生命を脅かす臓器障害を引き起こす可能性があります。現行の薬剤ではトキソプラズマ症を寛解に導くことはできますが、完全に除去する方法はありません。そのため、寄生虫がどのようにシストを形成するのかをより深く理解することが、根本的な治療法の開発に繋がると考えられています。
インディアナ大学医学部のショーウォルター教授（Showalter Professor）である
ビル・サリバン博士（Bill Sullivan, PhD）とロナルド・C・ウェク博士（Ronald C. Wek, PhD）は、長年の共同研究を通じて、トキソプラズマ・ゴンディがシストを形成する際に、どのタンパク質を作るかを選択的に調整することを明らかにしました。タンパク質は細胞の運命を決定し、その設計図はmRNA（メッセンジャーRNA）にコードされています。
「しかし、mRNAは細胞内に存在していても、必ずしもタンパク質へ翻訳されるわけではありません。」とサリバン博士は述べています。
「私たちは、トキソプラズマがシストへと変化する際に、どのmRNAをタンパク質へ翻訳するかを切り替えていることを示しました。」
本研究の筆頭著者であるヴィシャカ・デイ博士（Vishakha Dey, PhD）は、インディアナ大学医学部のポスドク研究員であり、サリバン研究室のメンバーです。デイ博士は、トキソプラズマがシストを形成するために必要なBFD1およびBFD2という遺伝子のリーダー配列（leader sequence）を詳しく調査しました。
「mRNAはタンパク質をコードするだけでなく、その冒頭にリーダー配列を持ち、その情報に基づいて、いつタンパク質へ翻訳されるべきかが決まります。」とデイ博士は説明しています。
すべてのmRNAは、そのリーダー配列の先頭にキャップ構造（cap structure）と呼ばれる部分を持っています。mRNAをタンパク質に翻訳する役割を担うリボソーム（ribosome）は、このキャップに結合し、リーダー配列をスキャンして適切な翻訳開始コードを見つけた後、タンパク質の合成を開始します。
「私たちの研究で分かったのは、シスト形成の過程で、BFD2は通常のメカニズムに従い、リボソームがキャップに結合してリーダー配列をスキャンした後にタンパク質へ翻訳されることです。」とデイ博士は述べています。
「しかし、BFD1はこの従来の仕組みに従っていません。BFD1の翻訳は、ほとんどのmRNAが依存するキャップ構造に頼らずに行われているのです。」
研究チームはさらに、BFD1がタンパク質へ翻訳されるには、BFD2がBFD1のmRNAリーダー配列内の特定の部位に結合する必要があることを明らかにしました。
サリバン博士は、これを「キャップ非依存的翻訳（cap-independent translation）」と呼ばれる現象であると説明しています。
「この現象はウイルスでよく見られるものですが、私たちの細胞と類似した細胞構造を持つ微生物で発見されたのは驚きです」とサリバン博士は述べています。
「この翻訳システムが細胞の進化の過程で非常に古いものであることを示唆しています。また、関与する因子がヒト細胞には存在しないため、新たな薬剤ターゲットとして有望です」
本研究は、Journal of Biological Chemistry誌の「Editor’s Pick」として選出されました。この評価は、同誌の掲載論文の中でも特に高品質で、読者層にとって広く関心を集めると判断された研究に与えられます。
ジョージ・N・デマルティノ博士（George N. DeMartino, PhD）は、Journal of Biological Chemistryの副編集長であり、テキサス大学サウスウェスタン医療センターの教授を務めています。彼は本研究について次のようにコメントしています。
「この論文は、ヒトにトキソプラズマ症を引き起こす寄生虫がストレスに応答し、生存する仕組みを説明しています。このメカニズムの発見は、感染症の治療法開発に役立つだけでなく、類似の翻訳メカニズムががんにおいても重要な役割を果たすことから、複数の疾患の治療ターゲットとなる可能性を示唆しています。」
本研究の共著者には、インディアナ大学医学部のマイケル・ホルムズ博士（Michael Holmes, PhD）およびマテウス・S・バストス博士（Matheus S. Bastos, PhD）が名を連ねています。
本研究は、米国国立衛生研究所およびショーウォルター財団による資金提供を受けて実施されました。
インディアナ大学医学部について
インディアナ大学医学部は、米国最大の医学部であり、U.S. News & World Reportによる全米医学部ランキングで毎年上位にランクインしています。同医学部は、高水準の医学教育、最先端の医学研究へのアクセス、充実したキャンパスライフを提供しており、インディアナ州内9都市（都市部および地方の両方を含む）にキャンパスを有しています。これらの都市は、住みやすい地域としても高く評価されています。
また、ブルーリッジ医学研究所（Blue Ridge Institute for Medical Research）の報告によると、インディアナ大学医学部は2023年における国立衛生研究所（NIH）からの研究助成額ランキングで、全米公立医学部の中で13位にランクインしました。
