Elucidation of molecular structures and interactions to understand the infection and multiplication mechanism of reoviruses

• Project/Area Number: 25251009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakagawa Atsushi 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (20188890)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): IWASAKI Kenji 大阪大学, たんぱく質研究所, 准教授 (20342751) ; ICHIKI Tamaki 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 遺伝資源研究センター, 主任研究員 (70355501) ; MIYAZAKI Naoyuki 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任助教 (00634677)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): HIGASHIURA Akifumi 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任助教 (90598129)
• Research Collaborator: NAKAMICHI Yusuke 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任研究員 (20751217)
• Project Period (FY): 2013-05-31 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥46,670,000 (Direct Cost: ¥35,900,000、Indirect Cost: ¥10,770,000); Fiscal Year 2015: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000); Fiscal Year 2014: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000); Fiscal Year 2013: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
• Keywords: ウイルス / 分子認識と相互作用 / Ｘ線結晶構造解析 / 電子顕微鏡 / ウイルスの細胞内動態 / 分子認識および相互作用 / 放射光 / クライオ電子顕微鏡 / 電子顕微鏡トモグラフィー

Outline of Final Research Achievements

This project aimed to understand the life cycle of Rice dwarf virus, which is the causal agent of rice dwarf disease, by various techniques including structural biology, biochemistry, and virology. We have succeeded to understand the hierarchical mechanism of self-assembly of virus particle, structure determination of viral proteins and major factors that are involved in virus-host interactions, infection, and multiplication. We have also succeeded to find the best condition for high resolution X-ray diffraction data collection and asymmetrical structure determination by cryo-electron microscopy. We also worked on developing the novel structure determination technique, coherent diffraction imaging using X-ray free electron laser.

Research Products

• [Int'l Joint Research] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [Int'l Joint Research] SLAC国立加速器研究所/アリゾナ州立大学/アルゴンヌ国立研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] 国立放射光科学研究センター/成功大学(台湾)
• [Int'l Joint Research] ラ・トローブ大学(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] 国立シンガポール大学(シンガポール)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Electron microscopic imaging revealed the flexible filamentous structure of the cell attachment protein P2 of Rice dwarf virus located around the icosahedral 5-fold axes (2016)
  • Author(s): Miyazaki N, Higashiura A, Higashiura T, Akita F, Hibino H, Omura T, Nakagawa A, Iwasaki K
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 159 Issue: 2 Pages: 181-190
  • DOI: 10.1093/jb/mvv092
  • NAID: 40020763210
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SPring-8 BL44XU, Beamline Designed for Structure Analysis of Large Biological Macromolecular Assemblies (2016)
  • Author(s): Higashiura A, Yamashita E, Yoshimura M, Hasegawa K, Furukawa Y, Kumasaka T, Ueno G, Yamamoto M, Tsukihara T, Nakagawa A
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal Structures of a Piscine Betanodavirus: Mechanisms of Capsid Assembly and Viral Infection (2015)
  • Author(s): Chen N, Yoshimura M, Guan H-H, WangT-Y, Misumi Y, Lin C-C, Chuankhayan P, Nakagawa A, Chan SI, Tsukihara T, Chen T-Y , Chen C-J
  • Journal Title: PLOS Pathogens Volume: 11
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Megabirnavirus structure reveals a putative 120-subunit capsid formed by asymmetrical dimers with distinctive large protrusions. (2015)
  • Author(s): Miyazaki N, Salaipeth L, Kanematsu S, Iwasaki K, Suzuki N
  • Journal Title: Journal of General Virology Volume: 98 Issue: 8 Pages: 2435-2441
  • DOI: 10.1099/vir.0.000182
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Antigenic and Cryo-Electron Microscopy Structure Analysis of a Chimeric Sapovirus Capsid. (2015)
  • Author(s): Miyazaki N, Taylor DW, Hansman GS, Murata K
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 90 Issue: 5 Pages: 2664-2675
  • DOI: 10.1128/jvi.02916-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of self-assembled virus-like particles of Merkel cell polyomavirus. (2015)
  • Author(s): Li TC, Iwasaki K, Katano H, Kataoka M, Nagata N, Kobayashi K, Mizutani T, Takeda N, Wakita T, Suzuki T.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 10 Issue: 2 Pages: 524-531
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0115646
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] All-atom molecular dynamics calculation study of entire poliovirus empty capsids in solution (2014)
  • Author(s): Y. Andoh, N. Yoshii, A. Yamada, K. Fujimoto, H. Kojima, K. Mizutani, A. Nakagawa, A. Nomoto, and S. Okazaki
  • Journal Title: Journal of Chemical Physics Volume: 141 Issue: 16 Pages: 165101-165101
  • DOI: 10.1063/1.4897557
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cryo-electron tomography: moving towards revealing the viral life cycle of Rice dwarf virus (2013)
  • Author(s): Naoyuki Miyazaki, Fusamichi Akita, Atsushi Nakagawa, Kazuyoshi Murata, Toshihiro Omura, Kenji Iwasaki
  • Journal Title: Journal of Synchrotron Radiation Volume: 20 Issue: 6 Pages: 826-828
  • DOI: 10.1107/s090904951302219x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Life cycle of phytoreoviruses visualized by electron microscopy and tomography (2013)
  • Author(s): Naoyuki Miyazaki, Atsushi Nakagawa, Kenji Iwasaki
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 4 (306) Pages: 1-9
  • DOI: 10.3389/fmicb.2013.00306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection and diagnosis of rice-infecting viruses (2013)
  • Author(s): Tamaki Uehara-Ichiki, Takuya Shiba, Keiichiro Matsukura,Takanori Ueno, Masahiro Hirae, Takahide Sasaya
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 4 (289) Pages: 1-7
  • DOI: 10.3389/fmicb.2013.00289
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 電子直接検出カメラ（direct electron detector）のTEMへの応用 (2013)
  • Author(s): 宮崎直幸，村田和義
  • Journal Title: 顕微鏡 Volume: 48 Pages: 57-60
  • NAID: 10031176532
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The high-resolution X-ray crystal structure of the capping enzyme from Rice Dwarf Virus (2015)
  • Author(s): Nakamichi Y, Higashiura A, Narita H, Ichiki T, Hagiwara K, Omura T, Nakagawa A
  • Organizer: The 13th conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Science City Kolkata, Kolkata, India
  • Year and Date: 2015-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Approaches for Coherent X-ray Diffraction Imaging of Paramecium bursaria Chlorella virus-1 (2015)
  • Author(s): Higashiura A , van der Schot G , Hantke M, Liu J, Yamada T, Hajdu J, Nakagawa A
  • Organizer: The 13th conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Science City Kolkata, Kolkata, India
  • Year and Date: 2015-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線結晶構造解析に基づく変異体解析によるイネ萎縮ウイルス由来viroplasmタンパク質Pns12の多量体形成機構の解明 (2015)
  • Author(s): 山本 旭麻 , 中道 優介 , 東浦 彰史 , 梶浦 直起 , 北尾 雅博 , 宮崎 直幸 , 秋田 総理 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] クライオ電子線トモグラフィー法によるイネ萎縮ウイルスの細胞内ナノ分解能３次元構造解析 (2015)
  • Author(s): 宮崎 直幸 , 東浦 彰史 , 村田 和義 , 中川 敦史 , 岩崎 憲治
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] イネ萎縮ウイルスの外殻構築機構の解明 (2015)
  • Author(s): 中道 優介 , 東浦 彰史 , 宮崎 直幸 , 成田 宏隆 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] バイロプラズマ構成蛋白質Pns12の位相差クライオ電子顕微鏡解析とＸ線結晶構造解析による構造学的研究 (2015)
  • Author(s): 東浦 彰史 , 宮崎 直幸 , 中道 優介 , 山本 旭麻 , 梶浦 直起 , 北尾 雅博 , 秋田 総理 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 村田 和義 , 中川 敦史
  • Organizer: SSSEM研究部会＆生理研研究会 合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2015-11-18
• [Presentation] 位相差クライオ電子顕微鏡を用いたイネ萎縮ウイルスの外殻構築機構の解明 (2015)
  • Author(s): 中道 優介 , 宮崎 直幸 , 東浦 彰史 , 堤 研太 , 成田 宏隆 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 村田 和義 , 中川 敦史
  • Organizer: SSSEM研究部会＆生理研研究会 合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2015-11-18
• [Presentation] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: Joint Symposium between the Institute for Protein Research (Osaka University) and the Research School of Chemistry (Australian National University) "Protein Structure and Function"
  • Place of Presentation: Australian National University, Canberra, Australia
  • Year and Date: 2015-11-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高圧凍結法を用いたイネ萎縮ウイルスの高分解能Ｘ線結晶構造解析への取り組み (2015)
  • Author(s): 東浦 彰史 , 中道 優介 , 太田 和敬 , 宮崎 直幸 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • Organizer: 平成27年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス（大阪府堺市）
  • Year and Date: 2015-10-17
• [Presentation] イネ萎縮ウイルス由来キャップ化酵素P5のX線結晶構造解析 (2015)
  • Author(s): 中道 優介 , 東浦 彰史 , 成田 宏隆 , 一木 珠樹 , 萩原 恭二 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • Organizer: 平成27年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス（大阪府堺市）
  • Year and Date: 2015-10-17
• [Presentation] クライオ電子線トモグラフィー法により明らかになったイネ萎縮ウイルスの昆虫細胞からの放出メカニズム (2015)
  • Author(s): 宮崎 直幸, 東浦 彰史, 村田 和義, 中川 敦史, 岩崎 憲治
  • Organizer: 第５３回生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] SPring-8 BL44XU, Beamline Designed for Structure Analysis of Large Biological Macromolecular Assemblies (2015)
  • Author(s): Higashiura A, Yamashita E, Yoshimura M, Hasegawa K, Furukawa Y, Kumasaka T, Ueno G, Yamamoto M, Tsukihara T, Nakagawa A
  • Organizer: Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • Place of Presentation: NY Marriott Marquis (Times Square), New York, USA
  • Year and Date: 2015-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: Molecular and Cellular Life Sciences: Infectous Diseases, Biochemistry & Structural Biology (MCLS2015)
  • Place of Presentation: Pullman Surabaya City Center Hotel, Surabaya, Indonesia
  • Year and Date: 2015-05-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: The First Trilateral Workshop for Frontier Protein Studies
  • Place of Presentation: Peking University, Beijing, P.R.China
  • Year and Date: 2015-04-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Structure Determination of Biological Macromolecules (2015)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: Workshop on Innovation and Pioneering Technology (WINTech2015)
  • Place of Presentation: 神戸大学統合研究拠点コンベンションホール（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-12
  • Invited
• [Presentation] 熱ショックタンパク質（Hsp70）はファイトレオウイルスの媒介昆虫細胞内での増殖に関与する (2014)
  • Author(s): 一木（植原）珠樹，大橋美保，上野敬規，宮崎直幸，中川敦史
  • Organizer: 第62回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [Presentation] イネ萎縮ウイルス由来 viroplasmタンパク質Pns12のX線結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 梶浦 直起，東浦 彰史，北尾 雅博，秋田 総理，清水 巧，一木 珠樹，笹谷 孝英，大村 敏博，月原 冨武，中川 敦史
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学農学部（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] 放射光を利用した タンパク質結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 中川敦史
  • Organizer: 日本学術振興会東北地区会議学術講演会
  • Place of Presentation: 岩手大学工学部テクノホール（岩手県・盛岡市）
  • Year and Date: 2014-10-25
  • Invited
• [Presentation] Detailed cell entry mechanism of Rice dwarf virus (2014)
  • Author(s): 宮崎直幸，東浦彰史，東浦智子，秋田総理，日比野啓行，大村敏博，中川敦史，岩崎憲治
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）による細胞小器官の形態観察 (2014)
  • Author(s): 宮崎直幸，村田和義
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（神奈川県・川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • Invited
• [Presentation] Serial Block-Face SEMによる三次元形態観察の特徴と応用 (2014)
  • Author(s): 宮崎直幸，村田和義
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第70回学術講演会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-13
  • Invited
• [Presentation] Ｘ線自由電子レーザーを利用した球殻構造体の単粒子解析への取り組み (2014)
  • Author(s): 日比真仁，竹田一旗，富崎友理子，花園祐矢，高場圭章，東浦彰史，村上満理奈，岩崎憲治，山下栄樹，中川敦史，三木邦夫
  • Organizer: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島国際会議場，広島
• [Presentation] Coherent Diffraction Imaging for Spherical Biological Particles (2013)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: The 28th European Crystallography Meeting
  • Place of Presentation: Warick University, Coventry, UK
  • Invited
• [Presentation] 構造生物学と放射光 (2013)
  • Author(s): 中川敦史
  • Organizer: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: とりぎん文化会館，鳥取
  • Invited
• [Presentation] Development of X-ray single particle analysis technique for structure determination of biological macromolecular assemblies using spherical particle (2013)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa, Akifumi Higashiura, Kenji Iwasaki, Marina Murakami, Eiki Yamashita, Kazuki Takeda, Yu Hirano, Yuya Hanazono, Kiyofumi Takaba, Masahito Hibi, Yurio Tomizaki, Kunio Miki
  • Organizer: International Conference on Structural Genomics 2013 - Structural Life Science
  • Place of Presentation: Keio Plaza Hotel Sapporo, Sapporo
• [Presentation] X線自由電子レーザーを用いた球状生体超分子複合体の単粒子構造解析への取り組み (2013)
  • Author(s): 東浦彰史，村上満理奈，岩崎憲治，山下栄樹，竹田一樹，花園祐矢，高場圭章，日比真仁，富崎友理子，三木邦夫，中川敦史
  • Organizer: 平成25年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学，熊本
• [Presentation] X線自由電子レーザーを利用した球状生体超分子複合体のコヒーレントX線イメージングへの取り組み (2013)
  • Author(s): 東浦彰史，村上満理奈，岩崎憲治，山下栄樹，花園祐矢，高場圭章，日比真仁，富崎 Yuriko TOMISAKI, Kunio MIKI, Atsushi NAKAGAWA
  • Organizer: 日本生物物理学会第51回年会
  • Place of Presentation: 京都国際会館，京都
• [Presentation] Coherent Diffraction Imaging for Structure Determination of Spherical Biological Particles (2013)
  • Author(s): Atsushi Nakagawa, Akifumi Higashiura, Kenji Iwasaki Marina Murakami, Eiki Yamashita, Kazuki Takeda, Yu Hirano, Yuya Hanazono, Kiyofumi Takaba Masahito Hibi, Yuriko Tomisaki, Kunio Miki
  • Organizer: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong
  • Invited
• [Presentation] クライオ電子線トモグラフィーによるウイルスの細胞内ナノ分解能観察 (2013)
  • Author(s): 宮崎直幸，大村敏博，村田和義，岩崎憲治
  • Organizer: 日本顕微鏡学会・関西支部 「若手の会」設立記念講演会
  • Place of Presentation: KKRホテルびわこ，大津，滋賀
  • Invited
• [Presentation] Structure determination of biological macromolecules using synchrotron radiation and X-ray free electron laser
  • Author(s): Atsushi Nakagawa
  • Organizer: International Symposium on New Drug Discoveryand Developmen
  • Place of Presentation: Chungbuk University, Cheongju, Korea
  • Invited
• [Book] 進化を続ける構造生物学 新たなタンパク質機能の解明と創出（松島正明，伊中浩治編） 放射光を利用したウイルス粒子の構造解析 (2014)
  • Author(s): 中川敦史
  • Total Pages: 216
  • Publisher: 化学同人
• [Book] 現代化学2014年6月号 ウイルスの構造解析による生命現象の理解 (2014)
  • Author(s): 中川敦史
  • Total Pages: 80
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] 超分子材料の設計と応用展開（原田明監修） 放射光を利用したＸ線結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 中川敦史
  • Total Pages: 257
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 放射光が拓く化学の現在と未来 －物質科学にイノベーションをもたらす光－（日本化学会編） タンパク質の構造解析 (2014)
  • Author(s): 中川敦史
  • Total Pages: 184
  • Publisher: 化学同人
• [Book] アトキンス 生命科学のための物理化学 第二版 (2014)
  • Author(s): 稲葉章，中川敦史 訳
  • Total Pages: 600
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] 製品中に含まれる（超）微量成分・不純物の同定・定量ノウハウ -試料前処理からデータ解釈まで- 第８章 菌・ウイルスの検出、同定 第６節 電子線トモグラフィーによるウイルスのナノ構造解析 (2014)
  • Author(s): 宮崎直幸，岩崎憲治
  • Total Pages: 818
  • Publisher: 技術情報協会