インフルエンザウイルス感染におけるレセプターとしてのシアル酸糖蛋白質の機能解析

• Project/Area Number: 15J00209
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Veterinary medical science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 日尾野 隆大 北海道大学, 獣医学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: インフルエンザウイルス / レセプター特異性 / シアル酸 / フコシル化 / エンドサイトーシス

Outline of Annual Research Achievements

バイオインフォマティクスの手法を用いて、ニワトリから分離されたH5亜型鳥インフルエンザウイルスのヘマグルチニン (HA)とニワトリ型レセプターであるフコシル化α2,3シアロ糖の結合を予測した。その結果、フコシル化α2,3シアロ糖のフコース基はH5HA分子の222および227位のアミノ酸と相互作用することが予測された。
カモから分離されたA/duck/Mongolia/54/2001 (H5N2) (Dk/MNG)株およびニワトリから分離されたA/chicken/Ibaraki/1/2005 (H5N2) (Ck/IBR)株の組換えHAを作出し、その糖鎖結合特異性をGlycan microarray法で評価した。その結果、Dk/MNG株のHAはフコシル化のないα2,3シアロ糖と、Ck/IBRのHAはフコシル化α2,3シアロ糖とそれぞれ特異的に結合することが分かった。さらに、これらの糖鎖結合特異性が、HAの222位および227位のアミノ酸モチーフによって規定されていることを明らかにした。一方で、Dk/MNG株の粒子はフコシル化α2,3シアロ糖とフコシル化のないα2,3シアロ糖の両方と結合した。この結果はフコシル化のないα2,3シアロ糖とのみ結合した組換えHAの成績と異なっていた。そこでノイラミニダーゼ(NA)阻害剤の存在下で同様の試験を行ったところ、Dk/MNG株の粒子はフコシル化のないα2,3シアロ糖のみと特異的に結合した。すなわち、Dk/MNG株の粒子はNAを介してフコシル化α2,3シアロ糖を認識していると考えられる。
また、インフルエンザウイルスが細胞内に侵入する際に利用する宿主のエンドサイトーシス経路を明らかにするために、クラスリン依存性エンドサイトーシスのアダプター蛋白質であるEPN1およびAP2M1のノックダウンを試みた。当初、shRNA発現ベクターを用いたノックダウンを計画していたが、RNA干渉の効果を得ることができなかった。そこで合成siRNAを用いてノックダウンを試みたところ、EPN1およびAP2M1共に概ね70%以上のノックダウンに成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Amino acid residues at positions 222 and 227 of the hemagglutinin together with the neuraminidase determine binding of H5 avian influenza viruses to sialyl Lewis X (2016)
  • Author(s): Hiono T, Okamatsu M, Igarashi M, McBride R, de Vries RP, Peng W, Paulson JC, Sakoda Y, Kida H
  • Journal Title: Arch Virol Volume: 161(2) Issue: 2 Pages: 307-316
  • DOI: 10.1007/s00705-015-2660-3
  • NAID: 120006661332
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Experimental infection of highly and low pathogenic avian influenza viruses to chickens, ducks, tree sparrows, jungle crows, and black rats for the evaluation of their roles in virus transmission (2016)
  • Author(s): Hiono T, Okamatsu M, Yamamoto N, Ogasawara K, Endo M, Kuribayashi S, Shichinohe S, Motohashi Y, Chu DH, Suzuki M, Ichikawa T, Nishi T, Abe Y, Matsuno K, Tanaka K, Tanigawa T, Kida H, Sakoda Y.
  • Journal Title: Vet Microbiol Volume: 182 Pages: 108-115
  • DOI: 10.1016/j.vetmic.2015.11.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic and antigenic characterization of H5 and H7 influenza viruses isolated from migratory water birds in Hokkaido, Japan and Mongolia from 2010 to 2014 (2015)
  • Author(s): Hiono T, Ohkawara A, Ogasawara K, Okamatsu M, Tamura T, Chu DH, Suzuki M, Kuribayashi S, Shichinohe S, Takada A, Ogawa H, Yoshida R, Miyamoto H, Nao N, Furuyama W, Maruyama J, Eguchi N, Ulziibat G, Enkhbold B, Shatar M, Jargalsaikhan T, Byambadorj S, Damdinjav B, Sakoda Y, Kida H.
  • Journal Title: Virus Genes Volume: 51 (1) Issue: 1 Pages: 57-68
  • DOI: 10.1007/s11262-015-1214-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular analysis on receptor-binding of H5 influenza viruses to fucosylated α2,3 sialoside (2015)
  • Author(s): Takahiro Hiono, Masatoshi Okamatsu, Manabu Igarashi, Ryan McBride, Robert P. de Vries, Wenjie Peng, James C. Paulson, Yoshihiro Sakoda, Hiroshi Kida
  • Organizer: 第63回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2015-11-22
• [Presentation] 統合データベースの利用と求めること ウイルス学からの視点 (2015)
  • Author(s): 日尾野隆大
  • Organizer: トーゴーの日シンポジウム2015
  • Place of Presentation: 東京都文京区 東京大学弥生講堂 一条ホール
  • Year and Date: 2015-10-05
  • Invited
• [Presentation] インフルエンザウイルスのフコシル化α2,3シアロ糖認識機構の解析 (2015)
  • Author(s): 日尾野隆大、岡松正敏、五十嵐学、Ryan McBride、Robert P de Vires、James C Paulson、松野啓太、迫田義博、喜田宏
  • Organizer: 第158回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 青森県十和田市 北里大学獣医学部
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] インフルエンザウイルスのフコシル化α2,3シアロ糖認識機構の解析 (2015)
  • Author(s): 日尾野隆大、岡松正敏、五十嵐学、Ryan McBride, Robert P de Vires、James C Paulson、迫田義博、喜田宏
  • Organizer: 第34回 日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京都文京区 東京大学安田講堂
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] The 220-loop of the hemagglutinin determine the recognition of fucosylated SAα2,3Gal glycans existing on the epithelial cells of chicken trachea (2015)
  • Author(s): Takahiro Hiono, Masatoshi Okamatsu, Manabu Igarashi, Ryan McBride, Robert P. de Vries, James C. Paulson, Yoshihiro Sakoda, Hiroshi Kida
  • Organizer: 9th International Symposium on Avian Influenza
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国ジョージア州アセンズ The University of Georgia Hotel & Conference Center
  • Year and Date: 2015-04-12
  • Int'l Joint Research