HIV-1宿主域の分子基盤に関する基礎研究

• Project Area: Matrix of Infection Phenomena
• Project/Area Number: 21022033
• 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 Tokushima
• Principal Investigator: 足立 昭夫 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (90127043)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野間口 雅子 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 准教授 (80452647) ; 三宅 在子 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 助教 (20548622)
• 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: ウイルス / HIV-1 / 宿主域 / 構造蛋白質 / Gag / Pol / Env / Vif

Research Abstract

HIV-1の宿主域は極めて狭く、ヒトとチンパンジーにしか感染・増殖せず、ヒトにのみエイズを発症させる。本研究は、感染個体内におけるHIV-1の複製と病原性発現機構の理解を目指し、この障壁となっているウイルス宿主域の分子基盤を解明しようとするものである。このために、本研究では、プロトタイプマカクザル指向性HIV-1から細胞馴化や遺伝子工学的改変によって得られた改良型ウイルスを系統的かつ網羅的に解析した。
我々の解析では、マカクザル(カニクイザルやアカゲザル等)細胞におけるウイルス増殖能の向上をもたらす適応変異はgag-CA、pol-INおよびenv-SU領域のものに限られていた。また、computer-assisted mutagenesisにより作製された変異のうち有効なものはgag-CA領域のみに存在していた。これらの変異(gag-8CA、pol-INおよびenv-SU領域内変異)を全て持つウイルスは細胞レベルではSIVmac239(マカクザル病原性標準株)に匹敵する増殖能を示した。これらのウイルスを用いたカニクイザルへの感染実験を共同研究として始めているが、良好な結果を得つつある。
解析した有効な変異のうち、gag-CAの全てとenv-SUの一つは宿主域に直接的に関与しているが、他の変異は細胞種に依らずウイルス複製能自体を向上させるものであった。gag-CA内変異はウイルス抑制因子であるTRIM5αと密接に関わっており、僅かなCAの構造変化がマカクザル細胞でのHIV-1複製量に大きく影響していることが明らかになった。特筆すべきことに、pol-IN領域の変異はアミノ酸ではなくコドン配列依存性の効果を示す新しいタイプのものであった。今後のウイルス学的研究の新展開が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Improved capacity of a monkey-tropic HIV-1 derivative to replicate in cynomolgus monkeys with minimal modifications (2011)
  • Author(s): Akatsuki Saito
  • Journal Title: Microbes and Infection Volume: 13 Pages: 58-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of HIV-1 Nef protein for virus replication in vitro (2010)
  • Author(s): Abhay Jere
  • Journal Title: Microbes and Infection Volume: 12 Pages: 65-70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Status of APOBEC3G/F in cells and progeny virions modulated by Vif determines HIV-1 infectivity (2010)
  • Author(s): Tomoki Yamashita
  • Journal Title: Microbes and Infection Volume: 12 Pages: 166-171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Different interaction between HIV-1 Vif and its cellular target proteins APOBEC3G/APOBEC3F (2010)
  • Author(s): Tamiko Nagao
  • Journal Title: Journal of Medical Investigation Volume: 57 Pages: 89-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifaceted activity of HIV Vpr/Vpx proteins : the current view of their virological functions (2010)
  • Author(s): Mikako Fujita
  • Journal Title: Reviews in Medical Virology Volume: 20 Pages: 68-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Virology as biosystematics : towards understanding the viral infection biology (2010)
  • Author(s): Masako Nomaguchi
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth ability in various macaque cell lines of HIV-1 with simian cell-tropism (2010)
  • Author(s): Naoya Doi
  • Journal Title: Journal of Medical Investigation Volume: 57 Pages: 284-292
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-directed mutagenesis of HIV-1 vpu gene demonstrates two clusters of replication-defective mutants with distinct ability to down-modulate cell surface CD4 and tetherin (2010)
  • Author(s): Masako Nomaguchi
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of HIV - 1 Nef protein for virus replication in vitro (2010)
  • Author(s): Abhay Jere
  • Journal Title: Microbes and Infection 12 Pages: 65-70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Status of APOBEC3G/F in cells and progeny virions modulated by Vifdetermines HIV-1 infectivity (2010)
  • Author(s): Tomoki Yamashita
  • Journal Title: Microbes and Infection 12 Pages: 166-171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifaceted activity of HIV Vpr/Vpx proteins : the current view of their virological functions (2010)
  • Author(s): Mikako Fujita
  • Journal Title: Reviews in Medical Virology 20 Pages: 68-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Different interaction between HIV-1 Vif and its cellular target proteins APOBEC3G/APOBEC3F (2010)
  • Author(s): Tamiko Nagao
  • Journal Title: Journal of Medical Investigation 57 Pages: 89-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amino acid alterations in Gag that confer the ability to grow in simian cells on HIV-1 are located at a narrow CA region (2009)
  • Author(s): Tamiko Nagao
  • Journal Title: Journal of Medical Investigation 56 Pages: 21-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evasion from CypA- and APOBEC-mediated restrictions is insufficient for HIV-1 to efficiently grow in simian cells (2009)
  • Author(s): Kazuya Kamada
  • Journal Title: Microbes and Infection 11 Pages: 164-171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modification of a loop sequence beween α-helices 6 and 7 of virus capsid (CA) protein in a human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) derivative that has simian immunodeficiency virus (SIVmac239) vif and CA α-helices 4 and 5 loop improves replication in cynomolgus monkey cells (2009)
  • Author(s): Ayumu Kuroishi
  • Journal Title: Retrovirology 6 Pages: 70-70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HIV-1の病原性:細胞から個体へ (2009)
  • Author(s): 野間口雅子
  • Journal Title: Journal of AIDS Research 11 Pages: 94-95
• [Journal Article] アクセサリー蛋白質と抗HIV細胞因子 (2009)
  • Author(s): 野間口雅子
  • Journal Title: ウイルス 59 Pages: 67-74
  • NAID: 130004922955
• [Presentation] HIV-1宿主域を規定する細胞因子とウイルス蛋白質(シンポジウム4) (2010)
  • Author(s): 足立昭夫
  • Organizer: 第24回日本エイズ学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-11-25
• [Presentation] HIV-1増殖過程におけるインテグラーゼ(IN)C末端領域(CTD)の影響 (2010)
  • Author(s): 三宅在子
  • Organizer: 第24回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-11-24
• [Presentation] カニクイザルTRIM5alleleがサル指向性HIV-1の増殖に与えるインパクト (2010)
  • Author(s): 齊藤暁
  • Organizer: 第24回日本エイズ学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-11-24
• [Presentation] サル細胞で効率よく増殖するHIV-1の構築-アカゲザルTRIM5αとtetherinによる抑制の回避- (2010)
  • Author(s): 野間口雅子
  • Organizer: 第24回日本エイズ学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-11-24
• [Presentation] サル指向性HIV-1 CAの1アミノ酸変異はサル細胞での増殖を促進する (2010)
  • Author(s): 土肥直哉
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 徳島市
  • Year and Date: 2010-11-08
• [Presentation] アカゲザルに存在する抗HIV-1因子TRIM5αとtetherinを回避するサル細胞指向性HIV-1の構築 (2010)
  • Author(s): 野間口雅子
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 徳島市
  • Year and Date: 2010-11-08
• [Presentation] HIV-1インテグラーゼ(IN)C末端領域(CTD)における1塩基置換によるウイルス増殖促進機構の解析 (2010)
  • Author(s): 三宅在子
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 徳島市
  • Year and Date: 2010-11-07
• [Presentation] Analysis of growth adaptive mutations in HIV-1 genome identifies a pol-integrase region that enhances virion production in a cell-independent and codon triplet-dependent manner (2010)
  • Author(s): Ariko Miyake
  • Organizer: The 10th Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • Place of Presentation: Awaji, Japan
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Modification of a loop between α-helices 6 and 7 of virus capsid protein improves human immunodeficiency virus type 1 replication in cynomolgus monkey cells (2009)
  • Author(s): Ayumu Kuroishi
  • Organizer: The 9th Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai (Awaji, Japan)
  • Year and Date: 2009-09-10