ウイルスのPLAMP生成機構とPLAMPを介した病原性制御機構の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Establishment of PLAMP as a new concept to determine self and nonself for obligatory intracellular pathogens
• Project/Area Number: 20H05773
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 橋口 隆生 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (50632098)
• Project Period (FY): 2020-10-02 – 2023-03-31
• Keywords: 膜融合 / ウイルス学 / 構造生物学

Outline of Annual Research Achievements

エンベロープウイルスは、異なる細胞上マイクロドメイン・細胞・組織・個体由来の膜を被って出芽し、次の標的細胞へと侵入するため、ウイルス感染(膜融合による細胞侵入と膜分裂による出芽)に伴って、宿主由来膜成分や因子の持ち込み・持ち出しが起きる。こうしたミクロの変化は、本来宿主由来であるはずの脂質や糖鎖、代謝物質、蛋白質、核酸等の量や質、局在、組成を変動させると考えられる。そこで、本研究は、ウイルス感染(膜融合による細胞侵入と膜分裂による出芽)に伴う宿主側のミクロな変化を宿主自身が如何にして感知するのか、すなわち、ウイルス感染によって生じる宿主由来分子パターン(Pathogen “Life cycle”-Associated Molecular Pattern:PLAMP)を介した病原性制御機構の解明を目的として本年度も研究を実施した。
昨年度に引き続き、ウイルス膜融合（自己化）制御機構を、原子（X線結晶構造解析、高分解能クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析）・分子（精製蛋白質を用いた結合分子同定と相互作用解析）・細胞（輸送、局在解析）レベルで解析した。構造解析により、新型コロナウイルス変異株がACE2受容体を認識する際、宿主由来のリガンド様分子や糖鎖等のPLAMP分子を用いてACE2酵素活性部位を構造的に阻害している様子が確認された。また、広域中和抗体による広範な新型コロナウウイルス変異株の膜融合（自己化）制御機構を構造生物学的に解明することが出来た。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Weizmann Institute of Science(その他の国・地域 イスラエル)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: Weizmann Institute of Science
• [Journal Article] Structural basis of spike RBM-specific human antibodies counteracting broad SARS-CoV-2 variants (2023)
  • Author(s): Shitaoka Kiyomi、Higashiura Akifumi、Kawano Yohei、Yamamoto Akima、Mizoguchi Yoko、Hashiguchi Takao、Nishimichi Norihisa、Huang Shiyu、Ito Ayano、Ohki Shun、Kanda Miyuki、Taniguchi Tomohiro、Yoshizato Rin、Azuma Hitoshi、Kitajima Yasuo、Yokosaki Yasuyuki、Okada Satoshi、Sakaguchi Takemasa、Yasuda Tomoharu
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 6 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04782-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 subvariants, including BA.4 and BA.5 (2022)
  • Author(s): Kimura Izumi、Yamasoba Daichi、Tamura Tomokazu、Nao Naganori、Suzuki Tateki、Oda Yoshitaka、Mitoma Shuya、Ito Jumpei、Nasser Hesham、Zahradnik Jiri、（27名）、Hashiguchi Takao、Ikeda Terumasa、Saito Akatsuki、Fukuhara Takasuke、Tanaka Shinya、Matsuno Keita、Sato Kei
  • Journal Title: Cell Volume: 185 Pages: 3992～4007.e16
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.09.018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2.75 variant (2022)
  • Author(s): Saito Akatsuki、Tamura Tomokazu、Zahradnik Jiri、Deguchi Sayaka、Tabata Koshiro、Anraku Yuki、Kimura Izumi、Ito Jumpei、Yamasoba Daichi、（30名）、Shirakawa Kotaro、Sawa Hirofumi、Irie Takashi、Hashiguchi Takao、Takayama Kazuo、Matsuno Keita、Tanaka Shinya、Ikeda Terumasa、Fukuhara Takasuke、Sato Kei
  • Journal Title: Cell Host & Microbe Volume: 30 Pages: 1540～1555.e15
  • DOI: 10.1016/j.chom.2022.10.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 新型コロナウイルス変異株による受容体認識・中和抗体逃避の構造基盤および創薬展開 (2022)
  • Author(s): 橋口隆生
  • Organizer: 2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanism of neutralization of a pan-SARS-CoV-2 antibody and ACE2-receptor recognition by BA.4/5 variants (2022)
  • Author(s): Hashiguchi T
  • Organizer: The 20th Awaji International Forum on Infection and Immunity (AIFII 20)
  • Int'l Joint Research / Invited