Molecular basis on persistent infection of the arenaviruses

• Project Area: Neo-virology: the raison d'etre of viruses
• Project/Area Number: 19H04831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 野田 岳志 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (00422410)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: アレナウイルス / 持続感染 / リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス / LCMV

Outline of Research at the Start

アレナウイルス（Mammarenaviruses）の自然宿主は齧歯類であり、培養細胞において容易に持続感染を成立させることが古くから知られている。本研究では、Zタンパク質によるウイルスタンパク質分解機構の分子基盤を解明し、アレナウイルスの持続感染機構の解明を目指す。本研究において、持続感染細胞におけるウイルスRNA/タンパク質の抑制制御に関わるウイルス因子および宿主細胞因子を解析し、持続感染の成立におけるその重要性を明らかにすることで、自然宿主とアレナウイルスの共生機構の解明ならびに共生の意義の理解につなげる。

Outline of Annual Research Achievements

アレナウイルス（Mammarenaviruses）の自然宿主は齧歯類であり、培養細胞においてもマウス個体においても容易に持続感染を成立させることが古くから知られている。アレナウイルスが自然宿主の個体内で持続感染を成立させるには、個体レベルで免疫応答を抑制するだけでなく、感染細胞レベルでウイルスゲノム/タンパク質の発現量や子孫ウイルス粒子の産生量を抑制し、細胞死を回避する必要がある。しかし、細胞レベルでのアレナウイルスの持続感染機構に関してはほとんど明らかにされていない。本研究では、感染細胞において自身のウイルスRNA/タンパク質を分解あるいは発現抑制するようなネガティブフィードバック機構を誘導すると仮説を立て、アレナウイルスの持続感染機構の解明を目指した。アレナウイルスのモデルとして、プロトタイプウイルスであるリンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）を実験に用いた。LCMVをA549細胞に感染させ、ウイルスタイター、ウイルスゲノム/タンパク質発現量および感染細胞の変化を経時的に解析した。その結果、感染2-3日後に細胞変性効果を示すことなく、ウイルス産生量およびウイルスゲノム/タンパク質量が大きく減少することを確認した。その後、細胞死を起こすことなく感染が持続することを確認した。感染細胞の電子顕微鏡解析およびLC3ーIIの発現解析を行ったところ、感染2-3日後、オートファジーの誘導が認められた。そこでオートファジー誘導に必須のATG5およびATG7を欠損したA549細胞にLCMVを感染させると、感染細胞がアポトーシスにより細胞死を起こすことを見出した。これらの結果から、LCMVの持続感染にはオートファジーが関与することが明らかとなった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Modeling SARS-CoV-2 infection and its individual differences with ACE2-expressing human iPS cells (2021)
  • Author(s): Sano Emi、Deguchi Sayaka、Sakamoto Ayaka、Mimura Natsumi、Hirabayashi Ai、Muramoto Yukiko、Noda Takeshi、Yamamoto Takuya、Takayama Kazuo
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 5 Pages: 102428-102428
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102428
  • NAID: 120007032353
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A novel aqueous extract from rice fermented with Aspergillus oryzae and Saccharomyces cerevisiae possesses an anti-influenza A virus activity (2021)
  • Author(s): Shoji Masaki、Sugimoto Minami、Matsuno Kosuke、Fujita Yoko、Mii Tomohiro、Ayaki Satomi、Takeuchi Misa、Yamaji Saki、Tanaka Narue、Takahashi Etsuhisa、Noda Takeshi、Kido Hiroshi、Tokuyama Takaaki、Tokuyama Takahito、Tokuyama Takashi、Kuzuhara Takashi
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 16 Issue: 1 Pages: e0244885-e0244885
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0244885
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protective Face Mask Filter Capable of Inactivating SARS-CoV-2, and Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis (2021)
  • Author(s): Marti M, Tunon-Molina A, Aachmann FL, Muramoto Y, Noda T, Takayama K, Serrano-Aroca A
  • Journal Title: Polymers Volume: 13 Issue: 2 Pages: 207-207
  • DOI: 10.3390/polym13020207
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimal Expression of the Envelope Glycoprotein of Orthobornaviruses Determines the Production of Mature Virus Particles. (2021)
  • Author(s): Sakai M, Fujita Y, Komorizono R, Kanda T, Komatsu Y, Noda T, Tomonaga K, Makino A.
  • Journal Title: J Virol. Volume: 95 Issue: 5 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1128/jvi.02221-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective Genome Packaging Mechanisms of Influenza A Viruses. (2021)
  • Author(s): Noda T
  • Journal Title: Cold Spring Harb Perspect Med. Volume: in press Pages: a038497-a038497
  • DOI: 10.1101/cshperspect.a038497
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influenza A virus NS1 optimises virus infectivity by enhancing genome packaging in a dsRNA-binding dependent manner (2020)
  • Author(s): Sha Tim Wai、Weber Michaela、Kasumba Dacquin M.、Noda Takeshi、Nakano Masahiro、Kato Hiroki、Fujita Takashi
  • Journal Title: Virology Journal Volume: 17 Issue: 1 Pages: 107-107
  • DOI: 10.1186/s12985-020-01357-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Serine-arginine protein kinase 1 regulates Ebola virus transcription. (2020)
  • Author(s): Takamatsu, Y., Krテ、hling, V., Kolesnikova, L., Halwe, H., Lier, C., Baumeister, S., Noda, T., Biedenkopf, N., Becker, S.
  • Journal Title: mBio Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1128/mbio.02565-19
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Integrity of the YxxL Motif of Ebola Virus VP24 Is Important for the Transport of Nucleocapsid-Like Structures and for the Regulation of Viral RNA Synthesis. (2020)
  • Author(s): Takamatsu Y, Kolesnikova L, Schauflinger M, Noda T, Becker S.
  • Journal Title: J Virol Volume: 94 Issue: 9 Pages: 1-44
  • DOI: 10.1128/jvi.02170-19
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microtubule-dependent transport of arenavirus matrix protein demonstrated using live-cell imaging microscopy. (2019)
  • Author(s): Takamatsu Y, Kajikawa J, Muramoto Y, Nakano M, Noda T.
  • Journal Title: Microscopy (Oxf) Volume: 68 Pages: 450-456
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfz034
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A live-cell imaging system for visualizing the transport of Marburg virus nucleocapsid-like structures. (2019)
  • Author(s): Takamatsu Y, Dolnik O, Noda T, Becker S.
  • Journal Title: Virol J. Volume: 16 Issue: 1 Pages: 159-159
  • DOI: 10.1186/s12985-019-1267-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research