バイオイメージングによるウイルス感染と細胞応答の定量解析

• Project Area: Spying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
• Project/Area Number: 26115701
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大場 雄介 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30333503)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000); Fiscal Year 2015: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: シグナル伝達 / 蛍光バイオイメージング / 定量解析 / エンドサイトーシス / インフルエンザウイルス / バイオイメージング / ウイルス感染 / 少数性

Outline of Annual Research Achievements

本研究においては、細胞への感染成立には、インフルエンザウイルス粒子が何個必要かという命題を解くために、研究を行っている。そのため、ウイルス粒子が細胞内侵入する際に重要なシグナル伝達経路の解析と、ウイルス粒子の精密計測により粒子数とその経路の関係性を検討した。シグナル伝達解析においては感染時のカルシウム上昇に着目し、その責任分子の機能解析を進めた。同定した責任分子は24回膜貫通型の膜タンパク質であり、生化学的解析を行うための可溶化が困難であった。種々の界面活性剤を用いて可溶化条件を検討したところ、凝集せずに単量体として可溶化することに成功した。この条件を用いることで、この責任分子とウイルス粒子の結合を介してカルシウム上昇が引き起こされることが明らかになった。
また、領域内の東京大学工学系研究科・野地先生、田端先生との共同研究により、用いる
ウイルスサンプルの粒子数とMOIの関係を明らかにしたうえで、感染性の評価を行った。その結果、ウイルス感染効率はこれまで考えられていたMOIよりも、粒子数に依存することが明らかになった。また、粒子数が多い時と少ない時では異なる細胞の応答性が観察された。粒子数が多い時には感染にある種の正のフィードバックのようなブースト機構が存在すること、そのブースト機構にカルシウムが重要であることが解った。実際に高い複製が認められ、多くの粒子が取り込まれたと考えられる細胞には、上記の責任分子が多く発言していた。一方で、複製が盛んではない（0ではない）細胞においては上記の責任分子の発現量が低く、カルシウム応答も見られないことから、カルシウム非依存性のメカニズムによりウイルスが感染するものと考えられた。両者の境界は細胞1つあたりウイルス粒子20個程度であり、感染には数10個程度の粒子が必要であることが明らかになった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Lypd8 promotes the segregation of flagellated microbiota and colonic epithelia. (2016)
  • Author(s): Okumura R, Kurakawa T, Nakano T, Kayama H, Kinoshita M, Motoka D, Gotoh K, Kimura T, Kamiyama N, Kusu T, Ueda Y, Wu H, Iijima H, Barman S, Osawwa H, Matsuno H, Nishimura J, Ohba Y, Nakamura S, Iida T, Yamamoto M, Umemoto E, Sano K, and Takeda K
  • Journal Title: Nature Volume: 532 Issue: 7597 Pages: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature17406
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Receptor activator of NF-κB ligand induces cell adhesion and integrin α2 expression via NF-κB in head and neck cancers (2016)
  • Author(s): T.Yamada, M. Tsuda, T. Wagatsuma, Y. Fujioka, M. Fujioka, A. O. Satoh, K. Horiuchi, S. Nishide, A. Nanbo, Y. Totsuka, H. Haga, S. Tanaka, M. Shindoh, and Y. Ohba
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 23545-23545
  • DOI: 10.1038/srep23545
  • NAID: 120005753715
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Attenuation of ligand-induced activation of angiotensin II type 1 receptor signaling by the type 2 receptor via protein kinase C (2016)
  • Author(s): Inuzuka T, Fujioka Y, Tsuda M, Fujioka M, Satoh AO, Horiuchi K, Nishide S, Nanbo A, Tanaka S, Ohba Y
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Issue: 1 Pages: 21613-21613
  • DOI: 10.1038/srep21613
  • NAID: 120005722549
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A role of the sphingosine-1-phosphate (S1P)- S1P receptor 2 pathway in Epithelial Defense Against Cancer (EDAC) (2015)
  • Author(s): Yamamoto, S., Yako, Y., Fujioka, Y., Kajita, M., Kameyama, T., Kon, S., Ishikawa, S., Ohba, Y., Ohno, Y., Kihara, A., and Fujita, Y.
  • Journal Title: Molecular Biology of the Cell Volume: 27（3） Issue: 3 Pages: 491-499
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-03-0161
  • NAID: 120005740332
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tyr724 phosphorylation of ELMO1 by Src is involved in cell spreading and migration via Rac1 activation. (2015)
  • Author(s): Y. Makino, M. Tsuda, Y. Ohba, H. Nishihara, H. Sawa, K. Nagashima and S. Tanaka.
  • Journal Title: Cell Commun. Signal. Volume: 13 Issue: 1 Pages: 42-42
  • DOI: 10.1186/s12964-015-0113-y
  • NAID: 120005651855
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular role of RNF43 in canonical and noncanonical Wnt signaling (2015)
  • Author(s): T. Tsukiyama,et al.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: in press Issue: 11 Pages: 2007-2023
  • DOI: 10.1128/mcb.00159-15
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CRK adaptor protein induces epithelial-mesenchymal transition and metastasis of bladder cancer cells via HGF/c-Met feedback loop. (2015)
  • Author(s): Matsumoto R, Tsuda M, Wang L, Maishi N, Abe t, Kimura T, Tanino M, Nishihara H, Hida K, Ohba Y, Shinohara N, Nonomura K, Tanaka S.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: in press Issue: 6 Pages: 709-17
  • DOI: 10.1111/cas.12662
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fluorescent Protein-based Biosensors to Visualize Signal Transduction beneath the Plasma Membrane (2015)
  • Author(s): Fujioka Y, Nanbo A, Nishide S and Ohba Y
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 31 Issue: 4 Pages: 267-274
  • DOI: 10.2116/analsci.31.267
  • NAID: 130005061525
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fluorescent protein-based biosensors to visualize signal transduction beneath the plasma membrane (2015)
  • Author(s): Y. Fujioka, et al.
  • Journal Title: Anal. Sci. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p18/Stathmin1 is regulated by miR-31 in ovarian cancer in response to taxane (2015)
  • Author(s): M.K. Hassan,et al.
  • Journal Title: Oncoscience Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of multidrug transporter in tumor endothelial cells enhances antiangiogenic effects of low-dose metronomic paclitaxel (2015)
  • Author(s): 1.Akiyama K., Maishi N., Ohga N., Hida Y., Ohba Y., Alam Mohammad Towfik, Kawamoto T., Ohmura H., Yamada K., Torii C., Shindoh M. and *Hida K.
  • Journal Title: Am J Pathol Volume: 185(2) Issue: 2 Pages: 572-580
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2014.10.017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Apoptosis and Molecular Targeting Therapy in Cancer (2014)
  • Author(s): M. Hassan, et al.
  • Journal Title: Biomed Res. Int. Volume: 2014 Pages: 150845-150845
  • DOI: 10.1155/2014/150845
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Agonist-promoted ubiquitination differentially regulates receptor trafficking of endothelin type A and type B receptors. (2014)
  • Author(s): Terada K., Horinouchi T., Fujioka Y., Higashi T., Nepal P., Horiguchi M., Sarita K., Hatate C., Hoshi A., Harada T., Mai Y., Ohba Y. and Miwa S.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Issue: 51 Pages: 35283-35295
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.544171
  • NAID: 120005549588
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lysosomal interaction of Akt with Phafin2 : a critical step in the induction of autophagy (2014)
  • Author(s): M. Matsuda-Lennikov, F. Suizu, N. Hirata, M. Hashimoto, K. Kimura, T. Nagamine, Y. Fujioka, Y. Ohba, T. Iwanaga, and M. Noguchi
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 5 Pages: 671-685
  • DOI: 10.1093/neuonc/not239
  • NAID: 120005385325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone deacetylase inhibitors sensitize lung cancer cells to hyperthermia : involvement of Ku70/SirT-1 in thermo-protection (2014)
  • Author(s): M.K. Hassan, H. Watari, A.E. Salah-EldinAE, A.S. Sultan, Z. Mohamed, Y. Fujioka, Y. Ohba, N. Sakuragi
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 4 Pages: e94213-e94213
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094213
  • NAID: 120005462418
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Ras-PI3K シグナルを介したエンドサイトーシス制御におけるミトコンドリア外膜タンパク質の関与 (2016)
  • Author(s): 佐藤絢、藤岡容一朗、堀内浩水、ネパールプラバ、西出真也、南保明日香、大場雄介
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • 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: 2016-03-22
• [Presentation] Ras-PI3K シグナルを介したエンドサイトーシスの制御に関与する分子の機能解析 (2016)
  • Author(s): 堀内浩水、藤岡容一朗、南保明日香、佐藤絢、西出真也、小布施力史、大場雄介
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • 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: 2016-03-22
• [Presentation] RANKL は NF-κBの活性化を介してインテグリンα2の発現と細胞接着を亢進する (2016)
  • Author(s): 大場雄介、藤岡容一朗、佐藤絢、堀内浩水、西出真也、南保明日香
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • 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: 2016-03-22
• [Presentation] 時計タンパク質BMAL1および CLOCK の細胞内局在 (2016)
  • Author(s): 西出真也、藤岡容一朗、南保明日香、大場雄介
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • 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: 2016-03-22
• [Presentation] PKC を介したアンジオテンシン 2 型受容体による 1 型受容体シグナルの減弱 (2016)
  • Author(s): 藤岡容一朗、犬塚貴之、津田真寿美、藤岡真理、佐藤絢、堀内浩水、西出真也、南保明日香、田中伸哉
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • 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: 2016-03-22
• [Presentation] インフルエンザウイルス粒子の取り込みと感染を制御するシグナル伝達ネットワーク (2016)
  • Author(s): 大場雄介、藤岡容一朗、田端和仁、西出真也、南保明日香、野地博行
  • Organizer: 新学術領域「少数性生物学」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術研究センター伊藤謝恩ホール（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2016-03-15
  • Invited
• [Presentation] カルシウムチャネルを介したインフルエンザウイルス宿主細胞侵入機構の解明 (2016)
  • Author(s): 藤岡容一朗、南保明日香、西出真也、大場雄介
  • Organizer: 新学術領域「少数性生物学」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術研究センター伊藤謝恩ホール（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2016-03-15
• [Presentation] The mechanism of influenza virus entry into host cells via calcium signaling-mediated endocytosis. (2015)
  • Author(s): Yoichiro Fujioka, Asuka Nanbo, Shin-ya Nishide and Yusuke Ohba.
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem)
  • Place of Presentation: ハワイコンベンションセンター他（米国ハワイ州・ホノルル市 ）
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蛍光バイオイメージングによるシグナル伝達と細胞機能の評価 (2015)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: CVMW2015心血管代謝週間
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-10
  • Invited
• [Presentation] 蛍光バイオセンサーを用いた臨床診断技術開発とその応用 (2015)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: BMB2015（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）
  • 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
  • Invited
• [Presentation] Ras-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシス制御機構におけるミトコンドリアポアタンパク質の関与 (2015)
  • Author(s): 佐藤絢、藤岡容一朗、堀内浩水、ネパールプラバ、西出真也、南保明日香、大場雄介
  • Organizer: BMB2015（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）
  • 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] Ras-PI3Kの時空間制御を介したエンドサイトーシス調節因子の機能解析 (2015)
  • Author(s): 堀内 浩水、藤岡容一朗、佐藤絢、ネパールプラバ、西出真也、南保明日香、小布施力史、大場 雄介
  • Organizer: BMB2015（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）
  • 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] インフルエンザウイルス感染と宿主細胞侵入時に惹起される細胞内シグナルの可視化 (2015)
  • Author(s): 大場雄介、藤岡容一朗、田端和仁、西出真也、南保明日香、野地博行
  • Organizer: 第53回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス自然科学本館（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Invited
• [Presentation] シグナル伝達のバイオイメージングと臨床応用 (2015)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第57回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県・新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-11
  • Invited
• [Presentation] インフルエンザウイルス宿主細胞侵入におけるカルシウム動態の解析 (2015)
  • Author(s): 藤岡容一朗、南保明日香、西出真也、大場雄介
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都・江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] A Signalling Network Critical for Influenza Virus Entry and Infection. (2015)
  • Author(s): Yusuke Ohba and Yoichiro Fujioka.
  • Organizer: 第１回感染症イメージングシンポジウム
  • Place of Presentation: 長崎大学グローバル研究棟（長崎県・長崎市）
  • Year and Date: 2015-06-04
  • Invited
• [Presentation] FRET イメージングによる BMAL1-CLOCK 相互作用の解析 (2015)
  • Author(s): 西出真也他
  • Organizer: 第92回日本生理学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-23
• [Presentation] Development of FRET-based biosensors for detection of CML cells resistant to molecular target drugs (2015)
  • Author(s): Yusuke Ohba et al.
  • Organizer: International Symposium on Multi-dimensional Fluorescence Live Imaging of Cellular Function and Molecular Activities
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 （京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-01-26 – 2015-01-27
• [Presentation] Ca2+ signaling mediated influenza virus internalization into host cells (2015)
  • Author(s): Yoichiro Fujioka et al.
  • Organizer: International Symposium on Multi-dimensional Fluorescence Live Imaging of Cellular Function and Molecular Activities
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 （京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-01-26 – 2015-01-27
• [Presentation] Ca2+ signaling is involved in influenza virus entry into host cells (2014)
  • Author(s): Yoichiro Fujioka et al.
  • Organizer: The 2014 ASCB/IFCB meeting
  • Place of Presentation: Pennsylvania Convention Center (Philadelphia, PA, USA)
  • Year and Date: 2014-12-07
• [Presentation] FRETバイオセンサーを用いたCML生細胞におけるBCR-ABL活性測定 (2014)
  • Author(s): 藤岡真理他
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] Ras-PI3Kによるエンドサイトーシス制御に関与する因子の機能解析 (2014)
  • Author(s): 堀内浩水他
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] Ras-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシス制御に関与する分子の探索 (2014)
  • Author(s): 佐藤 絢他
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] Ca2+シグナルを介したインフルエンザウイルス宿主細胞侵入メカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 藤岡容一朗他
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] 光による細胞の『観察』から『操作』へ (2014)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会（招待講演）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25
  • Invited
• [Presentation] イメージング技術を用いた分子標的治療薬効果判定法の開発と応用 (2014)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第4回北海道探索病理学研究シンポジウム（招待講演）
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル札幌（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-25
  • Invited
• [Presentation] 癌細胞におけるシグナル伝達イメージングとその応用 (2014)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会（招待講演）
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-17
  • Invited
• [Presentation] ウイルス-宿主相互作用を可視化する (2014)
  • Author(s): 南保明日香他
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会（招待講演）
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15
  • Invited
• [Presentation] Clinical application of fluorescence imaging (2014)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会（招待講演）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-27
  • Invited
• [Presentation] カルシウムシグナルを介した外来因子の細胞取り込み機構 (2014)
  • Author(s): 藤岡容一朗他
  • Organizer: 第94回北海道医学大会生理系分科会
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-08-30
• [Presentation] Ras-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシス制御機構の解明 (2014)
  • Author(s): 佐藤絢他
  • Organizer: 第94回北海道医学大会生理系分科会
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-08-30
• [Presentation] インフルエンザウイルスのCa+2シグナルを介した宿主細胞侵入機構 (2014)
  • Author(s): 藤岡容一朗他
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Book] 新臨床腫瘍学[第4版] （シグナル伝達系） (2015)
  • Author(s): 大場雄介
  • Total Pages: 738
  • Publisher: 南江堂（日本臨床腫瘍学会編）
• [Patent(Industrial Property Rights)] フェルスター共鳴エネルギー移動用ポリペプチド (2014)
  • Inventor(s): 大場雄介
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-04-08
  • Overseas