2016 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical modeling and analysis of virus-host interaction
Project Area | Molecular basis of host cell competency in virus infection |
Project/Area Number |
24115008
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Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
Principal Investigator |
佐々木 顕 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (90211937)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小柳 義夫 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (80215417)
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Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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Keywords | A3H多型 / Vif多型 / 感染実験 / R0中心性 / 感染部位ネットワーク / トロピズム / HIV / 宿主内感染ダイナミクス |
Outline of Annual Research Achievements |
抗原進化ダイナミクスのモデル化に関しては宿主免疫をエスケープする突然変異体の流行と宿主免疫獲得の連鎖を確率過程で表すことにより、流行型の年次変化幅、抗原空間における進化軌道の直進性、進路の角度分布についての理論的な結果を得た。
また、宿主内の複数の組織で増殖する能力をもつウイルスの動態を、それぞれの組織での増殖と、ウイルス粒子の組織間移動を取り入れたモデルとして解析した。宿主体内の多数の部位が複雑な移動経路でつながったネットワーク上で増殖するウイルスについて、その挙動や治療の効果を探るのは困難と思われてきたが、R0中心性の概念(Yashima and Sasaki 2016)と摂動展開を用いることにより、病原体が最も高い増殖率をもつ部位だけに集中的に介入する戦略が極めて有効であり、それ以外の部位への対策はほとんど効果がないこと等を解析的に明らかにした。
HIVに対する宿主防御因子APOBEC3 (A3)ファミリーのひとつであるA3H遺伝子には7つの遺伝子多型があるが、その形質は安定発現型(A3H+)と不安定型(A3H-)に大別され、A3H+は一部のHIV Vifに耐性を示す。一方、APOBEC3による抗ウイルス効果を相殺する機能を持つウイルスタンパク質であるVifは、A3H+を拮抗阻害できるHyper-Vifと、拮抗阻害できないhypo-Vifに大別され、その機能は39, 48番目のアミノ酸残基で規定されている。そこで、A3H多型とVif多型の進化的なダイナミズムを探るため、ヒト血液幹細胞移植マウスに野生型及びvif変異HIV-1の感染実験を行い、遺伝子多型解析を行った。その結果、A3H+は生体内HIV増殖を制御する宿主防御因子であること、A3H+存在下においてはHyper-Vifの機能が必須であることがわかった(Nakano et al, in prep)。
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Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Feline immunodeficiency virus evolutionarily acquires two proteins, Vif and protease, capable of antagonizing feline APOBEC3.2017
Author(s)
Yoshikawa R, Takeuchi J, Yamada E, Nakano Y, Misawa N, Kimura Y, Ren F, Miyazawa T, Koyanagi Y, Sato K.
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Journal Title
J Virol
Volume: JVI.00250-17
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] HIV-1 competition experiments in humanized mice show that APOBEC3H imposes selective pressure and promotes virus adaptation.2017
Author(s)
Nakano Y, Misawa N, Juarez-Fernandez G, Moriwaki M, Nakaoka S, Funo T, Yamada E, Soper A, Yoshikawa R, Ebrahimi D, Tachiki Y, Iwami S, Harris RS, Koyanagi Y, Sato K.
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Journal Title
PLoS Pathogens
Volume: in press
Pages: -
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Characterization of RyDEN (C19orf66) as an interferon-stimulated cellular inhibitor against dengue virus replication.2016
Author(s)
Suzuki Y, Chin WX, Han QE, Ichiyama K, Lee CH, Eyo WZ, Ebina E, Takahashi H, Takahashi C, Tan BH, Hishiki T, Ohba K, Matsuyama T, Koyanagi Y, Tan YJ, Sawasaki T, Chu JJH, Vasudevan SG, Sano K, Yamamoto N.
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Journal Title
PLoS Pathogens
Volume: 12:e1005357
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Small ruminant lentiviral Vif proteins commonly utilize cyclophilin A, an evolutionary and structurally conserved protein, to degrade ovine and caprine APOBEC3 proteins2016
Author(s)
Yoshikawa R, Izumi T, Nakano Y, Yamada E, Moriwaki M, Misawa N, Ren F, Kobayashi T, Koyanagi Y, Sato K.
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Journal Title
Microbiol Immunol
Volume: 60
Pages: 427-436
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] APOBEC3 proteins can copackage and comutate HIV-1 genomes.2016
Author(s)
Desimmie BA, Burdick RC, Izumi T, Doi H, Shao W, Alvord WG, Sato K, Koyanagi Y, Jones S, Wilson E, Hill S, Maldarelli F, Hu WS, Pathak VK.
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 44:
Pages: 7848-7865
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Association of lymph-node antigens with lower Gag-specific central-memory and higher Env-specific effector-memory CD8(+) T-cell frequencies in a macaque AIDS model.2016
Author(s)
Ishii H, Matsuoka S, Nomura T, Nakamura M, Shiino T, Sato Y, Iwata-Yoshikawa N, Hasegawa H, Mizuta K, Sakawaki H, Miura T, Koyanagi Y, Naruse TK, Kimura A, Matano T.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6:30153
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Impact of endogenous APOBEC3H haplotypes on HIV-1 replication in vivo2016
Author(s)
Nakano, Y., Moriwaki, M., Juarez-Fernandez, G., Yoshikawa, R., Yamada, E., Soper, A., Misawa, N., Sato, K. and Koyanagi, Y.
Organizer
64th Annual Meeting of the Japanese Society for Virology
Place of Presentation
Sapporo
Year and Date
2016-10-23
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[Presentation] HIV-1 quickly overcomes anti-viral activity of APOBEC3H in vivo2016
Author(s)
Nakano, Y., Moriwaki, M., Juarez-Fernandez, G., Yoshikawa, R., Yamada, E., Soper, A., Misawa, N., Sato, K. and Koyanagi, Y.
Organizer
The 15th Awaji International Forum on Infection and Immunity
Place of Presentation
Awaji
Year and Date
2016-09-08
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