Analysis of specific interactions among influenza A virus genomic RNAs

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22529
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 野田 岳志 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (00422410)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: インフルエンザウイルス / ゲノムパッケージング

Outline of Annual Research Achievements

インフルエンザウイルスのゲノムRNAは8分節に分かれている。各RNA分節はウイルス核タンパク質およびRNAポリメラーゼと結合し、リボ核酸タンパク質複合体（RNP複合体）として存在する。感染細胞で形成される子孫ウイルス粒子が増殖能を持つためには、8種類のRNA分節を全て取り込まなければならない。しかし何本のRNA分節がどのように子孫ウイルス粒子内に取り込まれるかという”ゲノムパッケージング機構”は、ウイルス学の古典的命題として半世紀以上も謎のままだった。申請者はこれまでに、8種類のRNP複合体が規則的な配置（「１＋７」構造）をとって取り込まれることを明らかにした。そこで本研究では、ウイルスゲノムRNAを介したRNP複合体間相互作用の立証とその分子基盤の解明を目指した。すなわち、多種多様なウイルスRNA・細胞由来RNAが存在する感染細胞内で、8種類のRNA分節がどのように「１＋７」という配置に集められるのか、その分子メカニズムを明らかにすることに挑戦した。本年度は、in vitro RNA合成系を用いて8種類のvRNAおよび各vRNAの3'端および5'端のRNAを合成し、gel shift assayを用いてvRNA-vRNA間相互作用の解析を実施した。その結果、in vitroにおいて、8種類のvRNAがそれぞれ複数のvRNAと相互作用しネットワークを形成していること、多くの相互作用がゲノムパッケージングシグナル間で認められることを明らかにした。本成果は、vRNA間に特異的な相互作用が存在することを示唆しており、選択的ゲノムパッケージング機構の解明において重要な意義を持つが、今後はNPやポリメラーゼが結合したvRNPの状態においても相互作用が存在するかどうか確認する必要があると考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

in vitroの条件下ではあるが、各RNA分節間に相互作用が存在すること、それらの多くがパッケージングシグナル領域を介して相互作用することを見出した。

Strategy for Future Research Activity

今後はvRNAでなく、NPやポリメラーゼと結合したvRNPの状態で各RNA分節間に相補的な配列を介した相互作用が存在するかどうか、架橋剤等を用いて解析を進める。

Causes of Carryover

本年度はin vitroの解析を詳細に進めたため、予定していたAFM解析を行わなかった。次年度、AFM解析を実施するため、翌年度分と合わせて使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] G Protein Pathway Suppressor 1 Promotes Influenza Virus Polymerase Activity by Activating the NF-κB Signaling Pathway. (2020)
  • Author(s): Kuwahara T, Yamayoshi S, Noda T, Kawaoka Y.
  • Journal Title: mBio Volume: 10 Pages: e02867-19.
  • DOI: 10.1128/mBio.02867-19.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro vRNA-vRNA interactions in the H1N1 influenza A virus genome. (2020)
  • Author(s): Miyamoto S, Noda T.
  • Journal Title: Microbiol Immunol Volume: 64 Pages: 202-209
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12766.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N4BP1 restricts HIV-1 and its inactivation by MALT1 promotes viral reactivation. (2019)
  • Author(s): Yamasoba D, Sato K, Ichinose T, Imamura T, Koepke L, Joas S, Reith E, Hotter D, Misawa N, Akaki K, Uehata T, Mino T, Miyamoto S, Noda T, Yamashita A, Standley DM, Kirchhoff F, Sauter D, Koyanagi Y, Takeuchi O.
  • Journal Title: Nat Microbiol Volume: 4 Pages: 1532-1544
  • DOI: 10.1038/s41564-019-0460-3.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of a purely clonal defective interfering influenza virus. (2019)
  • Author(s): Yamagata Y, Muramoto Y, Miyamoto S, Shindo K, Nakano M, Noda T.
  • Journal Title: Microbiol Immunol. Volume: 63 Pages: 164-171
  • DOI: 10.1111/1348-0421.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local structural changes of the influenza A virus ribonucleoprotein complex by single mutations in the specific residues involved in efficient genome packaging. (2019)
  • Author(s): Takizawa N, Ogura Y, Fujita Y, Noda T, Shigematsu H, Hayashi T, Kurokawa K.
  • Journal Title: Virology Volume: 531 Pages: 126-140
  • DOI: 10.1016/j.virol.2019.03.004.
  • Peer Reviewed