| Project/Area Number |
23K27415
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| Project/Area Number (Other) |
23H02724 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 49060:Virology-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野村 紀通 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10314246)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡士 幸一 国立感染症研究所, 治療薬・ワクチン開発研究センター, 総括研究官 (40378948)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | ウイルス受容体 / エンベロープタンパク質 / クライオ電子顕微鏡 / 宿主因子 / B型肝炎ウイルス / 感染受容体 / クライオ電子顕微鏡単粒子解析 / 宿主ーウイルス相互作用 / 抗ウイルス薬 |
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| Outline of Research at the Start |
C型肝炎がほぼ克服された一方で、B型肝炎ウイルス (HBV) の感染を原因としたB型肝炎は依然として公衆衛生上の主要な問題である。簡便に投与可能なHBV感染抑制薬を開発することにより肝炎罹患の根本原因に歯止めをかけることが強く望まれる。本研究では、① HBV細胞侵入超分子複合体の形成メカニズム、②次世代HBV感染抑制薬シーズ化合物群の作用機序を、クライオ電子顕微鏡を用いて構造学的に解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
B型肝炎ウイルス (HBV) はヒトやチンパンジーには感染するが、系統進化学的に近縁な旧世界ザル（カニクイザルやアカゲザル）には感染しないという厳密な種特異性がある。ヒトにおいてHBV感染受容体として機能する膜タンパク質NTCPに着目し、ヒトとカニクイザルのNTCPの構造上の差異を明らかにすることによりHBV感染に厳密な種特異性が生ずる要因を解明できるのではないかという仮説の下で研究を進めた。
カニクイザルNTCP (mNTCP) のクライオ電子顕微鏡構造解析や分子動力学シミュレーション等を行い、mNTCPとヒトNTCP (hNTCP) の構造を比較した。その結果、preS1との結合において、NTCP分子内の主に2つの部位がHBV受容体として機能するかどうかを決定していることが明らかになった。
1つ目は、NTCPの胆汁酸トンネル入口に位置する158番目のアミノ酸が、hNTCPではグリシン(G158)、mNTCPではアルギニン(R158)となっている点である。側鎖がないグリシンによって胆汁酸トンネル入口が広いhNTCPにはHBVエンベロープのpreS1ドメインが結合できるのに対し、アルギニンの大きな側鎖によって胆汁酸トンネル入口が狭いmNTCPには、アルギニン側鎖との衝突でpreS1が結合できないことが判明した。2つ目は、NTCPの細胞外表面に位置する86番目のアミノ酸が、hNTCPではリシン(K86)、mNTCPではアスパラギン(N86)になっている点である。hNTCPのリシンの長い側鎖はpreS1をNTCP細胞外表面に強固に繋ぎ止め、安定な結合を形成するが、側鎖が比較的短いアスパラギンでは、preS1の動的なゆらぎを抑える力が低く、preS1結合が不安定になると考えられる。
本研究成果は、ウイルスが動物種を越えて流入・伝播するリスクを考察する上でも有用な情報である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者らはこれまでに、HBV感染受容体NTCPの構造を世界で初めて解明した。さらに、NTCP-HBVエンベロープpreS1ドメイン複合体構造を決定し、感染のトリガーとなるウイルスー宿主受容体間の相互作用形成の原子レベル可視化に成功した。昨年度までのこうした研究成果を基盤としてさらにHBV感染に関する構造生物学研究を発展させて、本年度は「なぜHBVはヒトやチンパンジーには感染するが旧世界ザルには感染しないのか？」という謎に迫った。カニクイザルNTCPの構造解析を実施し、HBV感染に厳密な種特異性が生じる要因を感染受容体NTCPの立体構造の観点から解明することができた。概ね当初計画に沿った進捗状況であるので、研究は概ね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
①HBVのNTCP結合からエンドサイトーシス・輸送に至る過程でのNTCPを核とした超分子複合体の構成因子を解明する。また、超分子複合体をin vitro再構成後、クライオ電子顕微鏡単粒子解析を行う。因子間の相互作用様式を解明し、新たなHBV感染抑制薬の標的を見出す。
②NTCPの胆汁酸輸送活性を阻害せずにウイルス吸着のみを特異的に阻害するシクロスポリン誘導体や特殊環状ペプチドが研究分担者らによって報告されており、副作用の少ない優れた抗HBV薬候補になると期待されている。これらがNTCPとどのように相互作用するのかをクライオ電子顕微鏡単粒子解析により解明する。得られた構造をNTCP-preS1複合体構造と重ね合わせることによって、PPI阻害剤としての作用機序を検証する。HBV感染を阻害可能かつ副作用の小さいリガンド化合物群に共通するファーマコフォア、結合様式を明らかにする。
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