ウイルスアセンブリー機構の電子顕微鏡解析

• Project Area: Matrix of Infection Phenomena
• Project/Area Number: 21022014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野田 岳志 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (00422410)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2010: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: 電子顕微鏡 / ウイルス / アセンブリー / 立体構造 / ヌクレオカプシド / インフルエンザウイルス / エボラウイルス

Research Abstract

ウイルス感染時、ウイルスタンパク質や感染細胞に生じる微細構造変化を明らかにすることは、ウイルスの増殖環を理解する上で不可欠である。申請者はこれまでに、インフルエンザウイルスとエボラウイルスをモデルとして、ウイルスアセンブリー機構の形態学的および構造学的解析を行ってきた。今年度は、非分節型ゲノムを持つエボラウイルスのヌクレオカプシド(ゲノムRNAとウイルス核タンパク質のらせん複合体)の単粒子解析と、分節型ゲノムを持つインフルエンザウイルスのRNP(ゲノムRNAとウイルス核タンパク質複合体)の電子線トモグラフィー解析を行い、各ゲノムRNA-蛋白質複合体の立体構造を行った。
エボラウイルスのヌクレオカプシドについては、タンパク質発現系により作製されたvirus-like particlesと不活化されたvirionsに対して、極低温電子顕微鏡を用いて電子線トモグラフィーを行った。さらに、ヌクレオカプシド中間体および成熟体の
subtomogramsを抽出し、それらを用いて単粒子解析法を行った。その結果、ヌクレオカプシドの立体構造が明らかになり、近縁のマールブルクウイルスのヌクレオカプシドとの構造学的類似点・相違点が明らかになった。一方、インフルエンザウイルスのRNPについては、電子線トモグラフィー法により、ウイルス粒子内に取り込まれている8本のRNPの立体構造を取得した。各RNPには核酸様の紐状構造物を介した物理的な相互作用が認められ、それらの相互作用が8本のRNPの空間配置に関わることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Role of the CM2 protein in the influenza C virus replication cycle (2011)
  • Author(s): Furukawa T, Muraki Y, Noda T, Takashita E, Sho R, Sugawara K, Matsuzaki Y, Shimotai Y, Hongo S
  • Journal Title: J Virol Volume: 85(3) Pages: 1322-1329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure-based design of NS2 mutants for attenuated influenza Avirus vaccines (2011)
  • Author(s): Akarsu H, Iwatsuki-Horimoto K, Noda T, Kawakami E, Katsura H, Baudin F, Horimoto T, Kawaoka Y
  • Journal Title: Virus Res. Volume: 155(1) Pages: 240-248
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of influenza virus ribonucleoprotein complexes and their packaging into virions (2010)
  • Author(s): Noda T, Kawaoka Y
  • Journal Title: Rev Med Virol. Volume: 20(6) Pages: 380-391
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ebolavirus is internalized into host cells via macropinocytosis in aviral glycoprotein-dependent manner (2010)
  • Author(s): Nanbo A, Imai M, Watanabe S, Noda T, Takahashi K, Neumann G, Halfmann P, Kawaoka Y
  • Journal Title: PLoS Pathog Volume: 6(9)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intracellular localization of human immunodeficiency virus type 1 Gag and GagPol products and virus particle release : relationship with the Gag-to-GagPol ratio (2010)
  • Author(s): Haraguchi H, Sudo S, Noda T, Momose F, Kawaoka Y, Morikawa Y
  • Journal Title: Microbiol Immunol. Volume: 54(12) Pages: 734-746
  • NAID: 10029546490
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The HA and NS genes of human H5N1 influenza A virus contribute to high virulence in ferrets (2010)
  • Author(s): Imai H, Shinya K, Takano R, Kiso M, Muramoto Y, Sakabe S, Murakami S, Ito M, Yamada S, Le MT, Nidom CA, Sakai-Tagawa Y, Takahashi K, Omori Y, Noda T, Shimojima M, Kakugawa S, Goto H, Iwatsuki-Horimoto K, Horimoto T, Kawaoka Y
  • Journal Title: PLoS Pathog Volume: 6(9)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the Ebola virus nucleoprotein-RNA complex (2010)
  • Author(s): Noda T, et al.
  • Journal Title: J Gen Virol (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Emergence and pandemic potential of swine-origin H1N1 influenza virus (2009)
  • Author(s): Neumann G, Noda T, Kawaoka Y.
  • Journal Title: Nature 459 Pages: 931-939
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro and in vivo characterization of new swine-origin H1N1 influenza viruses (2009)
  • Author(s): Itoh Y, et al.
  • Journal Title: Nature 460 Pages: 1021-1025
  • Peer Reviewed
• [Presentation] エボラウイルス研究の現状 (2010)
  • Author(s): 野田岳志
  • Organizer: 第55回日本熱帯医学会大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2010-12-04
• [Presentation] エボラウイルスの粒子形成機構 (2010)
  • Author(s): 野田岳志
  • Organizer: 第6回雲長類医科学フォーラム
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2010-11-18
• [Presentation] ウイルス粒子形成機構の電子顕微鏡解析 (2010)
  • Author(s): 野田岳志
  • Organizer: 第34回阿蘇シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-07-30
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/specialpathogens/kawaoka/index.html