ウイルスから紐解く非ドメイン生物学

• Project Area: Biology of Non-domain Biopolymer
• Project/Area Number: 22H05584
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 哲久 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (40581187)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: UL31.6 / HSV-1 / 非標準的遺伝子 / テグメント蛋白質 / 神経病原性 / ヘルペスウイルス / 孤児遺伝子 / HSV

Outline of Research at the Start

偏性細胞内寄生体であるウイルスは、常に宿主の過酷な異物排除機構に直面している上、世代時間も短いため、比類なき適応進化を余儀なくされている。それ故か、ウイルス・ゲノムには、他の生物に類似配列のない「孤児遺伝子」が多数コードされており、これらには、全長あるいはほぼ全長が高次構造を有さない、ウイルス特異的な非ドメイン型蛋白質が散見される。本研究では、「独自に同定したウイルス特異的な非ドメイン型蛋白質の横断的解析」と「領域内で見出される宿主の非ドメイン型バイオポリマーに関してウイルス感染時の生物学的意義の解析」というウイルスを突破口とすることで、「非ドメイン生物学」の開拓を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

偏性細胞内寄生体であるウイルスは、常に宿主の過酷な異物排除機構に直面している上、世代時間も短いため、比類なき適応進化を余儀なくされている。それ故か、ウイルス・ゲノムには、他の生物に類似配列のない孤児遺伝子が多数コードされており、これらには、全長あるいはほぼ全長が高次構造を有さない、ウイルス特異的な非ドメイン型蛋白質が散見される。本申請課題では、独自に同定したウイルス特異的な非ドメイン型蛋白質の横断的解析と領域内で見出される宿主の非ドメイン型バイオポリマー(蛋白質には限定せずlncRNA等も含む)に関してウイルス感染時の生物学的意義の解析というウイルス学研究を突破口とすることで、「非ドメイン生物学」の開拓を試みた。昨年度、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)がコードする孤児遺伝子の1つが神経病原性を司ること、HSV-1粒子のカプシドとエンベロープの中間層に位置するテグメント蛋白質であること、を見出した。本年度は、本孤児遺伝子の性状解析を実施し、以下の結果を得た。① 本孤児遺伝子は、HSV遺伝子発現カスケードのうち、leaky late geneと呼ばれる後期遺伝子の一部に属すること、② 本孤児遺伝子を発現しない遺伝子組換えHSV-1は、ヒト神経芽腫瘍細胞SK-N-SHに加えて、他のヒト神経芽腫瘍細胞CHP-134やマウス神経芽腫瘍細胞Neuro-2aにおけるウイルスの細胞間伝播に関与する一方で、解析した4種類の上皮系細胞ではいずれもウイルスの細胞間伝播への関与が認められなかった。③さらに、マウス感染モデルの内、末梢組織における病態発現能や子孫ウイルス産生能には、本孤児遺伝子の要求性は認められなかった。一連の知見より、本孤児遺伝子は、中枢神経系組織特異的に、HSV-1の細胞間伝播を促進することで、HSV脳炎の効率的な発症に関与するというモデルが得られたと考えられる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] MYBBP1A is required for efficient replication and gene expression of herpes simplex virus 1 (2024)
  • Author(s): Nobe Moeka、Maruzuru Yuhei、Takeshima Kosuke、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kawaguchi Yasushi
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: 68 Issue: 4 Pages: 148-154
  • DOI: 10.1111/1348-0421.13120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual impacts of a glycan shield on the envelope glycoprotein B of HSV-1: evasion from human antibodies <i>in vivo</i> and neurovirulence (2023)
  • Author(s): Fukui Ayano、Maruzuru Yuhei、Ohno Shiho、Nobe Moeka、Iwata Shuji、Takeshima Kosuke、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kitazume Shinobu、Yamaguchi Yoshiki、Kawaguchi Yasushi
  • Journal Title: mBio Volume: 14 Pages: 992-1023
  • DOI: 10.1128/mbio.00992-23
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of a system to quantify wild‐type herpes simplex virus-induced cell-cell fusion reveals a role of N‐glycosylation of HSV‐1 envelope glycoprotein B in cell?cell fusion (2023)
  • Author(s): Fukui Ayano、Maruzuru Yuhei、Takeshima Kosuke、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kawaguchi Yasushi
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: 67 Issue: 3 Pages: 114-119
  • DOI: 10.1111/1348-0421.13050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] STING signalling is terminated through ESCRT-dependent microautophagy of vesicles originating from recycling endosomes. (2023)
  • Author(s): Kuchitsu Y, Mukai K, Uematsu R, Takaada Y, Shinojima A, Shindo R, Shoji T, Hamano S, Ogawa E, Sato R, Miyake K, Kato A, Kawaguchi Y, Nishitani-Isa M, Izawa K, Nishikomori R, Yasumi T, Suzuki T, Dohmae N, Uemura T, Barber GN, Arai H, Waguri S, Taguchi T.
  • Journal Title: Nature Cell Biology Volume: 25 Issue: 3 Pages: 453-466
  • DOI: 10.1038/s41556-023-01098-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Redundant and Specific Roles of A-Type Lamins and Lamin B Receptor in Herpes Simplex Virus 1 Infection (2022)
  • Author(s): Takeshima Kosuke、Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kawaguchi Yasushi
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 96 Issue: 24
  • DOI: 10.1128/jvi.01429-22
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of the orphan transporter SLC35E1 in the nuclear egress of herpes simplex virus 1 (2022)
  • Author(s): Fumio Maeda, Akihisa Kato, Kosuke Takeshima, Misato Shibazaki, Ryota Sato, Takuma Shibata, Kensuke Miyake, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, Eigo Shimizu, Seiya Imoto, Satoru Miyano, Shungo Adachi, Tohru Natsume, Koh Takeuchi, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: - Issue: 10 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1128/jvi.00306-22
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of the Arginine Cluster in the Disordered Domain of Herpes Simplex Virus 1 UL34 for the Recruitment of ESCRT-III for Viral Primary Envelopment (2022)
  • Author(s): Arii Jun、Takeshima Kosuke、Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Nakayama Yoshitaka、Kato Akihisa、Mori Yasuko、Kawaguchi Yasushi
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 96 Issue: 2
  • DOI: 10.1128/jvi.01704-21
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 1細胞・亜集団・集団レベルの統合的解析によるHSV-1新規遺伝子発現制御機構の解明 (2023)
  • Author(s): 丸鶴雄平, 野邊萌香, 福井文望, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1感染におけるLamin A/C、およびLBRの重複した役割とLamin A/C特異的な役割の解明 (2023)
  • Author(s): 竹島功高, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1蛋白質量と子孫ウイルス産生量の直接的関係の解明 (2023)
  • Author(s): 野邊萌香, 丸鶴雄平, 竹島功高, 小柳直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] 単純ヘルペスウイルスICP22とFACT complexの相互作用はウイルスの遺伝子発現と病原性に寄与する (2023)
  • Author(s): 劉少聰, 丸鶴雄平, 福井文望, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1脳炎を制御する新規テグメント蛋白質UL31.6の性状解析 (2023)
  • Author(s): 加藤哲久, 岩﨑亮二, 竹島功高, 中山佳尚, 丸鶴雄平, 小栁直人, 川野秀一, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1宿主抵抗性因子に対する新規回避機構の解明とその応用 (2023)
  • Author(s): 加藤哲久, 播磨勇人, 恒川雄二, 五十嵐学, 喜多村晃一, 若江亨祥, 竹島功高, 丸鶴雄平, 小栁直人, 岡田尚巳, 村松正道, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] 単純ヘルペスウイルス1型 glycoprotein BにおけるAsn-141上の糖鎖修飾はウイルスの病態発現とヒトγグロブリンによる免疫回避に寄与する (2023)
  • Author(s): 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 岩田修治, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1 UL7の根幹的機能発現を司るリン酸化制御機構の生物学的意義 (2023)
  • Author(s): 淡中崇徳, 竹島功高, 岩﨑亮二, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第36回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] Identification of a cryptic HSV-1 protein, UL31.6, as a novel neurovirulence factor (2023)
  • Author(s): Akihisa Kato, Ryoji Iwasaki, Kosuke Takeshima, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Yasushi Kawaguchi
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dual impacts of a glycan shield on the envelope glycoprotein B of HSV-1: evasion from human antibodies in vivo and neurovirulence (2023)
  • Author(s): Ayano Fukui, Yuhei Maruzuru, Shiho Ohno, Moeka Nobe, Shuji Iwata, Kosuke Takeshima, Naoto Koyanagi, Akihisa Kato, Shinobu Kitazume, Yoshiki Yamaguchi, Yasushi Kawaguchi
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Direct relationship between protein expression levels and progeny yield of HSV-1 unveils a rate-limiting step for virus production (2023)
  • Author(s): Moeka Nobe, Yuhei Maruzuru, Kosuke Takeshima, Naoto Koyanagi, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi, Shungo Adachi, Fumio Maeda, Hideo Kusano, Tohru Natsume
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulatory mimicry of cyclin-dependent kinases by conserved herpesvirus protein kinases (2023)
  • Author(s): Naoto Koyanagi, Akihisa Kato, Kosuke Takeshima, Yuhei Maruzuru, Yasushi Kawauchi
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A-type lamins and the lamin B receptor play redundant and specific roles in herpes simplex virus 1 infection (2023)
  • Author(s): Kosuke Takeshima, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effective down-regulation of HSV-1 UL7 by tyrosine phosphorylation in vitro and in vivo (2023)
  • Author(s): Takanori Tannaka, Kosuke Takeshima, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi
  • Organizer: International Herpesvirus Workshop 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Roles of a cryptic HSV-1 protein UL31.6 on HSV-1 replication and pathgenicity (2023)
  • Author(s): Akihisa Kato, Ryoji Iwasaki, Kosuke Takeshima, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Yasushi Kawaguchi
  • Organizer: 第21回あわじ感染と免疫国際フォーラム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HSV-1遺伝子発現制御因子ICP22とFACT complexとの相互作用とその意義 (2023)
  • Author(s): 劉少聰, 丸鶴雄平, 福井文望, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第70回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] リン酸化によるHSV-1 UL41 RNase活性の適切な制御はin vivoにおける効率的なウイルス増殖および病原性発現に重要である (2023)
  • Author(s): 岩田修治, 小栁直人, 加藤哲久, 岩﨑亮二, 淡中崇徳, 竹島功高, 丸鶴雄平, 川口寧
  • Organizer: 第70回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 単純ヘルペスウイルス内因性免疫に対する新規回避機構の解明とヘルペス脳炎制御への応用 (2023)
  • Author(s): 加藤哲久, 播磨勇人, 恒川雄二, 五十嵐学, 喜多村晃一, 若江亨祥, 竹島功高, 丸鶴雄平, 小栁直人, 岡田尚巳, 村松正道, 川口寧
  • Organizer: 第70回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] １細胞から生体レベルの統合的解析によるHSV-1の新規遺伝子発現制御機構と創薬標的の解明 (2023)
  • Author(s): 丸鶴雄平, 野邊萌香, 福井文望, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第70回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] HSV-1遺伝子発現量を指標とした子孫ウイルス産生量の定量的解析 (2022)
  • Author(s): 野邊萌香, 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1感染細胞におけるウイルス遺伝子発現不均一性の解析 (2022)
  • Author(s): 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 鈴木穣, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] 単純ヘルペスウイルス1型エンベロープタンパク質における糖鎖修飾の機能解析 (2022)
  • Author(s): 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 岩田修治, 小栁直人, 竹島功高, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] Lamin A/Cは単純ヘルペスウイルス1型のウイルス増殖を制御する (2022)
  • Author(s): 竹島功高, 岩田修治, 江藤由佳, 有井潤, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1 De-envelopmentにおけるトランスポーターSLC35E1の役割 (2022)
  • Author(s): 前田史雄, 加藤哲久, 竹島功高, 柴崎美里, 丸鶴雄平, 小栁直人, 有井潤, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] HSV-1非標準的遺伝子のさらなる解読と新規virion構成因子UL31.6の性状解析 (2022)
  • Author(s): 加藤哲久, 岩崎亮二, 竹島功高, 中山佳尚, 淡中崇徳, 丸鶴雄平, 小栁直人, 川野秀一, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] 進化上保存されるHSV-1 UL7残基におけるリン酸化制御機構の生物学的意義 (2022)
  • Author(s): 淡中崇徳, 竹島功高, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] ケミカル・プロテオミクスによる単純ヘルペスウイルス1型がコードする新規神経病原性因子のさらなる同定 (2022)
  • Author(s): 加藤哲久, 岩崎亮二, 竹島功高, 中山佳尚, 淡中崇徳, 丸鶴雄平, 小栁直人, 川野 秀一, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 単純ヘルペスウイルス1型 glycoprotein Bの N型糖鎖修飾はウイルスの神経病原性とヒト中和抗体からの回避に寄与する (2022)
  • Author(s): 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 岩田修治, 小栁直人, 竹島功高, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] HSV-1 UL7の根幹的機能発現を司るリン酸化制御機構の解明 (2022)
  • Author(s): 淡中崇徳, 竹島功高, 岩崎亮二, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] HSV-1の感染不均一性を司る要因の解明 (2022)
  • Author(s): 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 鈴木穣, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 感染の不均一性を利用した HSV-1増殖機構の解析 (2022)
  • Author(s): 野邊萌香, 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] Hela細胞における単純ヘルペスウイルス1型のウイルス増殖に関与するLamin A/Cの役割 (2022)
  • Author(s): 竹島功高, 岩田修治, 江藤由佳, 有井潤, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Remarks] 東京大学医科学研究所 感染・免疫部門 ウイルス病態制御分野HP
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/Kawaguchi-lab/KawaguchiLabTop.html
• [Remarks]
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/Kawaguchi-lab/KawaguchiLabTop.html