肝炎ウイルスの適応進化メカニズム解明と新規抗ウイルス剤開発への応用

• Project/Area Number: 16J40232
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Virology
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 竹内(柴田) 潤子 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 特別研究員(RPD) (80647488)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2018: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2017: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2016: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
• Keywords: B型肝炎ウイルス / NTCP / 共進化 / dN/dS / positive selection / 受容体 / トランスポーター / ヘパドナウイルス / ウィルス / 肝炎 / 系統学的解析

Outline of Annual Research Achievements

昨今、COVID-19やエボラ出血熱のような動物を起源とする新興感染症が世界的脅威となっている。生命誕生以降、ウイルスと宿主は、時に宿主域を越え、進化の過程で攻防を繰り広げてきた。B型肝炎ウイルス(HBV)もその例外ではない。HBVおよびその近縁ウイルス(ヘパドナウイルス)の感染は、哺乳類以外に、鳥類・爬虫類・両生類・魚類で報告され、ウイルスと宿主の共進化の歴史は数億年にも及ぶと推定される。しかしながら、①宿主がどうヘパドナウイルスから逃れて進化したか、②ヘパドナウイルスがどのように宿主に適応したかは不明である。我々は①、②について検証することを目的に、ウイルス粒子と直接相互作用するHBV感染受容体、sodium taurocholate cotransporting polypeptide （NTCP）に着目した。
NTCPは肝臓での胆汁酸取り込み輸送体であるとともに、HBVの感染受容体としても機能する。本研究では進化系統学的手法を用いることで、NTCP各サイトの進化速度を解析した。NTCPは哺乳類全体で進化的に保存されており、これは、NTCPが宿主の生存にとって重要であるとする過去の報告と一致した。一方で、進化速度が速い部位も複数検出され、その中で158番目のアミノ酸がヒト-旧世界ザル間でのHBV感染感受性の違いを規定していることをウイルス学的な実験により明らかにした。生化学的実験では、HBV非感受性型NTCP(158R)はHBV感受性型(158G)に比べ、胆汁酸取り込み活性が低いことが示された。これは、多くの霊長類がHBV感受性型NTCP(158G)を保持することを説明しているかもしれない。
本研究は、HBVおよびその関連ウイルス（ヘパドナウイルス）がNTCP進化の選択圧となっていた可能性を示唆する初めての報告である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Single Adaptive Mutation in Sodium Taurocholate Cotransporting Polypeptide Induced by Hepadnaviruses Determines Virus Species Specificity (2018)
  • Author(s): Takeuchi Junko S.、Fukano Kento、Iwamoto Masashi、Tsukuda Senko、Suzuki Ryosuke、Aizaki Hideki、Muramatsu Masamichi、Wakita Takaji、Sureau Camille、Watashi Koichi
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 93 Issue: 5 Pages: 04132-18
  • DOI: 10.1128/jvi.01432-18
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of pathogenic bacteria in the blood from sepsis patients using 16S rRNA gene amplicon sequencing analysis. (2018)
  • Author(s): Watanabe N, Kryukov K, Nakagawa S, Takeuchi JS, Takeshita M, Kirimura Y, Mitsuhashi S, Ishihara T, Aoki H, Inokuchi S, Imanishi T, Inoue S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13 Issue: 8 Pages: e0202049-e0202049
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0202049
  • NAID: 120006826803
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Experimental adaptive evolution of simian immunodeficiency virus SIVcpz to pandemic human immunodeficiency virus type 1 using a humanized mouse model (2018)
  • Author(s): Kei Sato*, Naoko Misawa, Junko S Takeuchi, Tomoko Kobayashi, Taisuke Izumi, Hirofumi Aso, Shumpei Nagaoka, Keisuke Yamamoto, Izumi Kimura, Yoriyuki Konno, Yusuke Nakano & Yoshio Koyanagi. (*Correspondence)
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 92 Issue: 4
  • DOI: 10.1128/jvi.01905-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclosporin derivatives inhibit hepatitis B virus entry without interfering with NTCP transporter activity. (2017)
  • Author(s): Shimura S, Watashi K, Fukano K, Peel M, Sluder A, Kawai F, Iwamoto M, Tsukuda S, Takeuchi S J, Miyake T, Sugiyama M, Ogasawara Y, Park SY, Tanaka Y, Kusuhara H, Mizokami M, Sureau C, Wakita T
  • Journal Title: J Hepatol Volume: 66 Issue: 4 Pages: 685-692
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2016.11.009
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Feline immunodeficiency virus evolutionarily acquires two proteins, Vif and protease, capable of antagonizing feline APOBEC3. (2017)
  • Author(s): Yoshikawa R, Takeuchi J, Yamada E, Nakano Y, Misawa N, Kimura Y, Ren F, Miyazawa T, Koyanagi Y, Sato K.
  • Journal Title: J Virol Volume: JVI.00250-17 Issue: 11
  • DOI: 10.1128/jvi.00250-17
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A portable system for rapid bacterial composition analysis using a nanopore-based sequencer and laptop computer (2017)
  • Author(s): Satomi Mitsuhashi, Kirill Kryukov, So Nakagawa, Junko S. Takeuchi, Yoshiki Shiraishi, Koichiro Asano, Tadashi Imanishi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 5657-5657
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05772-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A portable system for metagenomic analyses using nanopore-based sequencer and laptop computers can realize rapid on-site determination of bacterial compositions (2017)
  • Author(s): Mitsuhashi S, Kryukov K, Nakagawa S, Takeuchi JS, Shiraishi Y, Asano K, Imanishi T
  • Journal Title: bioRxiv Volume: 101865
  • DOI: 10.1101/101865
  • Open Access
• [Presentation] A Single Adaptive Mutation in Sodium Taurocholate Cotransporting Polypeptide (NTCP) Induced by Hepadnaviruses Determines Virus Species Specificity. (2019)
  • Author(s): Junko S TAKEUCHI
  • Organizer: 7th Japan-Taiwan-Korea HBV Research Symposium, Tokyo, JAPAN
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヘパドナウイルスは宿主進化の選択圧となったか (2019)
  • Author(s): 竹内(柴田)潤子
  • Organizer: 第21回 日本進化学会（札幌）
  • Invited
• [Presentation] HBV-related hepadnaviruses drive an adaptive evolution in a host receptor (2019)
  • Author(s): Junko S TAKEUCHI
  • Organizer: The 67th Annual Meeting of the Japanese Society for Virology, Tokyo, JAPAN
• [Presentation] 教育講演：ウイルスの進化とその解析法に関して (2019)
  • Author(s): 竹内（柴田）潤子
  • Organizer: 第７回肝炎ウイルス研修会
  • Invited
• [Presentation] A Single Adaptive Mutation in Sodium Taurocholate Cotransporting Polypeptide (NTCP) Induced by Hepadnaviruses Determines Virus Species Specificity (2019)
  • Author(s): Junko S. TAKEUCHI
  • Organizer: 7th JAPAN-TAIWAN-KOREA HBV Research Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HBVのcell-to-cell感染の解析 (2017)
  • Author(s): 竹内（柴田）潤子
  • Organizer: 実験科学と数理科学の融合研究の展開による肝炎研究の加速
  • Place of Presentation: 石川県加賀市富士屋会議室
  • Year and Date: 2017-04-21
• [Presentation] B 型肝炎ウイルスの適応進化メカニズム解析 (2016)
  • Author(s): 竹内（柴田）潤子, 岩本 将士, 渡士 幸一
  • Organizer: 第 13 回ウイルス学キャンプ
  • Place of Presentation: ニューウェルシティ湯河原
  • Year and Date: 2016-08-30
• [Remarks] ヘパドナウイルス選択圧で誘導されたウイルス受容体NTCPの1アミノ酸変異によるウイルス宿主域決定
  • URL: https://www.niid.go.jp/niid/ja/basic-science/virology/8506-virology-2018-6.html
• [Remarks] 国立感染症研究所ウイルス第二部
  • URL: https://www.niid.go.jp/niid/ja/from-vir2.html
• [Remarks] 渡士研
  • URL: https://www.watashi-lab.net/