プラス鎖ＲＮＡウイルスの複製におけるウイルスと宿主の攻防

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Molecular basis of host cell competency in virus infection
• Project/Area Number: 24115003
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 脇田 隆字 国立感染症研究所, その他部局等, その他 (40280789)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹安 邦夫 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40135695)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: プラス鎖RNAウイルス / HCV / 宿主 / 原子間力顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、その形成メカニズムについては不明である。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてprolactin regulatory element binding protein (PREB)およびSurfeit 4 (SURF4)を見出した。PREBはSec12とも呼ばれ、COPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られている。HCV感染に伴いin vitroおよびin vivoでPREB発現の増加を認め、PREBはHCV複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしているものと考えられた。今年度はCOPIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られているSURF4に注目し解析を進めた。SURF4はHCV複製の場と考えられている界面活性剤不溶性分画に存在して、プラス鎖RNAウイルスの複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしているものと考えられ、その診断や治療の標的として期待できる。竹安分担者は感染体ゲノム-タンパク質複合体のナノメートルレベルの構造および感染体ゲノムの細胞内動態解析を担当した。1kb以上のRNA分子の構造解析は技術的にこれまで困難だったが、1本鎖RNAを基板（通常は劈開した雲母片）上に吸着させ、1本鎖RNAの本来の高次構造を保つことによりHCV RNAの構造解析をおこなった。MATLAB-basedデータプロセッシングアルゴリズムにより画像からのデータを解析した。この解析法によりRNA分子のドメイン構造解析が可能となった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の研究によりHCVのNS4Bに結合するSurf4を解析した。これによりERとゴルジ装置間のベジクル輸送を担当するCOPIとCOPIIに関与する分子がHCVの複製に関与留守事が明らかとなった。HCVなどのRNAウイルスが膜構造を変化させて利用するメカニズムが順調に解明されてきている。また原子間力顕微鏡を用いた解析ではHCV RNAの解析から大きなRNA分子の解析アルゴリズムを構築できている。

Strategy for Future Research Activity

28年度は最終年度であるのでHCV感染細胞における膜構造の変化機構に関して最終的な結論を得たい。また、構築した構造解析アルゴリズムを活用して感染体ゲノム-蛋白質複合体の構造解析を領域内研究者と共同研究を進行させる。

Research Products

• [Journal Article] Prolactin regulatory element binding protein is involved in hepatitis C virus replication compartment by interacting with NS4B (2016)
  • Author(s): Kong L, Fujimoto A, Nakamura M, Aoyagi H, Matsuda M, Watashi K, Suzuki R, Arita M, Yamagoe S, Dohmae N, Suzuki T, Sakamaki Y, Ichinose S, Suzuki T, Wakita T, Aizaki H
  • Journal Title: J Virol Volume: 590(6) Pages: 3093-111
  • DOI: 10.1128/JVI.01540-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Involvement of the 3' Untranslated Region in Encapsidation of the Hepatitis C Virus (2016)
  • Author(s): Shi G, Ando T, Suzuki R, Matsuda M, Nakashima K, Ito M, Omatsu T, Oba M, Ochiai H, Kato T, Mizutani T, Sawasaki T, Wakita T, Suzuki T.
  • Journal Title: PLoS Pathog Volume: 12(2) Pages: e1005441
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005441
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Single-domain Intrabodies against HCV Core Inhibit Viral Propagation and Core-induced NF-κB Activation (2016)
  • Author(s): Suzuki R, Saito K, Matsuda M, Sato M, Kanegae Y, Shi G, Watashi K, Aizaki H, Chiba J, Saito I, Wakita T, Suzuki T
  • Journal Title: J Gen Virol Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000423
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Amino Acid Polymorphisms in Hepatitis C Virus Core Affect Infectious Virus Production and Major Histocompatibility Complex Class I Molecule Expression (2015)
  • Author(s): Tasaka-Fujita M, Sugiyama N, Kang W, Masaski T, Murayama A, Yamada N, Sugiyama R, Tsukuda S, Watashi K, Asahina Y, Sakamoto N, Wakita T, Shin EC, Kato T
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 5 Pages: 13994
  • DOI: 10.1038/srep13994
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Monoclonal Antibodies against Extracellular Domains of Claudin-1 Block Hepatitis C Virus Infection in A Mouse Model (2015)
  • Author(s): Fukasawa M, Nagase S, Shirasago Y, Iida M, Yamashita M, Endo K, Yagi K, Suzuki T, Wakita T, Hanada K, Kuniyasu H, Kondoh M
  • Journal Title: J Virol Volume: 89(9) Pages: 4866-79
  • DOI: 10.1128/JVI.03676-14
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transcriptional Repressor TrmBL2 from Thermococcus kodakarensis Forms Filamentous Nucleoprotein Structures and Competes with Histones for DNA Binding in a Salt- and DNA Supercoiling-dependent Manner (2015)
  • Author(s): Efremov AK, Qu Y, Maruyama H, Lim CJ, Takeyasu K, Yan J
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 290(25) Pages: 15770-84
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.626705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analyses of nuclear proteins and nucleic acid structures using atomic force microscopy (2015)
  • Author(s): Gilmore JL, Yoshida A, Takahashi H, Deguchi K, Kobori T, Louvet E, Kumeta M, Yoshimura SH, Takeyasu K
  • Journal Title: Methods Mol Biol Volume: 1262 Pages: 119-53
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2253-6_8
• [Presentation] Virology of Hepatitis B and C viruses (2016)
  • Author(s): Takaji Wakita
  • Organizer: APASL 2016, 25th Conference of the Asian Pacific Association for the Study of the Liver
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2016-02-20 – 2016-02-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] HCV Biology in the future: Molecular mechanisms of HCV membrane replication complex formation (2016)
  • Author(s): Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • Organizer: APASL 2016, 25th Conference of the Asian Pacific Association for the Study of the Liver
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2016-02-20 – 2016-02-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms of hepatitis C virus membrane replication complex formation (2016)
  • Author(s): Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • Organizer: Chinese HCV meeting
  • Place of Presentation: Guangzhou, China
  • Year and Date: 2016-01-07 – 2016-01-09
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Surfeit 4 is involved in HCV replication by interacting with NS4B (2015)
  • Author(s): Lingbao Kong, Haruyo Aoyagi, Mami Matsuda, Akira Fujimoto, Koichi Watashi, Ryosuke Suzuki, Satoshi Yamagoe, Naoshi Dohmae, Takehiro Suzuki, Yuriko Sakamaki, Shizuko Ichinose, Tetsuro Suzuki, Takaji Wakita, Hideki Aizaki
  • Organizer: 第63回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2015-11-22 – 2015-11-24
• [Presentation] Molecular mechanisms of hepatitis C virus membrane replication complex formation (2015)
  • Author(s): Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • Organizer: 13th IGAKUKEN International Symposium on ”Molecular Basis of Viral Disease”
  • Place of Presentation: 東京都医学総合研究所
  • Year and Date: 2015-11-20 – 2015-11-20
  • Invited
• [Presentation] Prolactin regulatory element binding protein promotes the formation of hepatitis C virus membranous replication compartment by interacting with NS4B (2015)
  • Author(s): Lingbao Kong, Akira Fujimoto, Haruyo Aoyagi, Mami Matsuda, Koichi Watashi, Ryosuke Suzuki, Satoshi Yamagoe, Naoshi Dohmae, Takehiro Suzuki, Tetsuro Suzuki, Takaji Wakita, Hideki Aizaki
  • Organizer: 22st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • Place of Presentation: Strasbourg, France
  • Year and Date: 2015-10-09 – 2015-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of E1(282-311) region as potential target for vaccine development (2015)
  • Author(s): Noriyuki Watanabe, Tomoko Date, Hussein Aly Hassan, Hideki Aizaki, Takaji Wakita
  • Organizer: 22st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • Place of Presentation: Strasbourg, France
  • Year and Date: 2015-10-09 – 2015-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C型肝炎ウイルスの増殖機構と増殖系の開発 (2015)
  • Author(s): 脇田隆字
  • Organizer: 第80回日本インターフェロン・サイトカイン学会大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2015-07-17 – 2015-07-18
  • Invited
• [Remarks] ウイルス感染現象における宿主細胞コンピテンシーの分子基盤
  • URL: http://www.md.tsukuba.ac.jp/basic-med/infcompetence/