レトロウイルス構造タンパク質の細胞膜輸送に関与する宿主因子の迅速同定法開発

• Project/Area Number: 18659136
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Virology
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 駒野 淳 National Institute of Infectious Diseases, エイズ研究センター, 主任研究官 (60356251)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 発現制御 / 生体分子 / 蛋白質 / ウイルス / 感染症

Research Abstract

HIV-1のGagが本来有するミリストイル化シグナルを数々の膜移行シグナルと置換した変異体を作成しその性質を解析した結果、(1)ミリストイル化非依存的にGagが重合する事、(2)ミリストイル化非依存的にGagが細胞膜に到達する事、(3)ミリストイル化非依存的にGagがVLPを産生する事、(4)ミリストイル化非依存的にVLP産生分子メカニズムは野生型同様にVpuおよびVps4感受性である事、(5)Gag間相互作用の強さとVLP産生能力には相関がない事などが明らかとなった。
以上より、輸送経路をCD4等に置換する事によってGag細胞膜輸送および出芽を解析する事が可能であり、これをprobeとして簡便な機能的Gag相互作用因子の同定が可能である事が示された。Gagだけでなく、細胞の膜タンパク質と相互作用する諸因子の機能的なスクリーニング系の技術的開発基盤が達成されたと思われる。
細胞遺伝子産物であるPLC delta 1 pleckstrin homology domainとGagミリストイル化シグナルを置換したPH-Gagタンパク質は野生型と同等以上の効率でVLP産生するだけでなく、感染性を有するウイルスも産生する事ができた。これはウイルス複製サイクルがミリストイル基がなくても完全に機能することを示した世界で初の例である(論文投稿中)。機能および遺伝子量が類似するパルミトイル化はGagの細胞膜輸送効率が低いためVLP産生効率が著しく悪かった。
ウイルス進化におけるミリストイル化シグナル選択の意義は、限られたゲノムに最小限の遺伝子量でGagによる効率的なウイルス産生を可能にするという事であると推測される。レトロウイルス学的に重要な学術的知見が置換型Gag変異体を利用して得られた意義は大きいと思われる。

Research Products

• [Journal Article] Cyclin K/CPR4 inhibits primate lentiviral replication by inactivating Tat/P-TEFb-dependent LTR transcription. (2008)
  • Author(s): Emiko Urano, Saki Shimizu, Yuko Futahashi, Makiko Hamatake, Yuko Morikawa, Naoko Takahashi, Hidesuke Fukazawa, Naoki Yamamoto, ^*Jun Komano.
  • Journal Title: AIDS (in press)
• [Journal Article] SOCS1 is an inducible host factor during H-V-1 infection and regulatesthe intracellular trafficking and stability of HIV-1 Gag. (2008)
  • Author(s): Akihide Ryo, Naomi Tsurutani, Kenji Ohba, Ryuichiro Kimura, Jun Komano, Mayuko Nishi, Hiromi Soedal, Shinichiro Hattori, Kilian Perrem, Mikio Yamamoto, Joh Chiba, Jun-ichi Mimaya, Kazuhisa Yoshimura, Shuzo Matsushita, Mitsuo Honda, Akihiko Yoshimura, Ichiro Aoki, Yuko Morikawa, Naoki Yamamoto.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. 105(1) Pages: 294-299
• [Journal Article] In vitro translation to study HIV protease activity. (2007)
  • Author(s): Matsuda Z., Iga M., Miyauchi K., Komano J., Morishita K., Okayama A., Tsubouchi H.
  • Journal Title: Methods Mol Biol 375 Pages: 135-149
• [Journal Article] Identification of the suppressive factors for human immunodeficiency virus type-1 replication using the siRNA mini-library directed againsthost cellular genes. (2007)
  • Author(s): Kameoka M., Kitagawa Y., Utachee P., Jinnopat P., Dhepakson P., Isarangkura-na-ayuthaya P., Tokunaga K., Sato H., Komano J., Yamamoto N., Oguchi S., Natori Y., Ikuta K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 359(3) Pages: 729-734
• [Journal Article] Inhibiting lentiviral replication by HEXIM1,a cellular negative regulator of the CDK9/cyclin T complex. (2007)
  • Author(s): Shimizu S., Urano E., Futahashi Y., Miyauchi K., Isogai M., Matsuda Z., Nohtomi K., Onogi T., Takebe Y., Yamamoto N., Komano J.
  • Journal Title: AIDS 21(5) Pages: 575-582
• [Journal Article] Separate elements are required for ligand-dependent and independent internalization of metastatic potentiator CXCR4. (2007)
  • Author(s): Futahashi Y., Komano J., Urano E., Aoki T., Hamatake M., Miyauchi K., Yoshida T., Koyanagi Y., Matsuda Z., Yamamoto N.
  • Journal Title: Cancer Sci 98(3) Pages: 373-379
• [Journal Article] ARVのUniversal Access時代を迎えて;エイズ研究センターの国際研修活動について (2007)
  • Author(s): 村上 努、駒野 淳.
  • Journal Title: 病原微生物検出情報Infectious Agents Surveillance Report(IASR) 28(6) Pages: 164-166
• [Journal Article] Regulation of Gag trafficiking and functions(Review). (2007)
  • Author(s): Murakami T., Gottlinger H., Morikawa Y., Komano J., Ryo A., Sato H.
  • Journal Title: The Journal of AIDS Research 9(2) Pages: 102-107
• [Journal Article] Inhibiting lentiviral replication by HEXIM1, a cellular inhibitor of cdk9/cyclinT complex. (2007)
  • Author(s): Shimizu S, Urano E, Futahashi Y, Miyauchi K, Isogai M, Matsuda Z, Nohtomi K, Onogi T, Takebe Y, Yamamoto N, Komano J
  • Journal Title: AIDS 21(5) Pages: 575-582
• [Journal Article] Separate elements are required for ligand-dependent and -independent internalization of metastatic potentiator CXCR4. (2007)
  • Author(s): Futahashi Y, *Komano J, Urano E, Aoki T, Hamatake M, Miyauchi K, Yoshida T, Koyanagi Y, Matsuda Z, Yamamoto N
  • Journal Title: Cancer Sci 98(3) Pages: 373-379
• [Journal Article] Mutations of conserved glycino residues within the membrane-spanning domain of human immunodeficiency virus type 1 gp41 can inhibit membrane fusion and incorporation of Env onto virions. (2006)
  • Author(s): Miyauchi K, Curran R, Matthews E, Komano J, Hoshino T, Engelman DM, *Matsuda Z
  • Journal Title: Jpn J Infect Dis. 59(2) Pages: 77-84
• [Journal Article] Rapid propagation of low-fitness drug resistant mutants of human immunodeficiency virus type 1 by a streptococcal metabolite sparsomycin. (2006)
  • Author(s): Miyauchi K, *Komano J, Myint L, Futahashi Y, Urano E, Matsuda Z, Chiba T, Miura H, Sugiura W, Yamamoto N
  • Journal Title: Antivir Chem Chemother. 17(4) Pages: 167-174
• [Journal Article] CD63 and its mutants disrupt CXCR4 trafficking to the plasma membrane and inhibit T-cell tropic HIV-1 entry.
  • Author(s): Takeshi Yoshida, Yuji Kawano, Kei Sato, Yoshiharu Miura, Yoshinori Ando, Jun Aoki, Jun Komano, Yuetsu Tanaka, Yoshio Koyanagi.
  • Journal Title: Traffic (in press)