2021 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of the impact of infection microenvironment in HIV reactivation and cell-to-cell transmission
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20H03498
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
梁 明秀 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (20363814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中林 潤 東京医科歯科大学, 統合教育機構, 教授 (80322733)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | HIV / エイズ / 感染症 / 微小環境 / 宿主因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は当初予定されていた下記２つの研究を実施した。
一つ目はI型インターフェロン (IFN) によるウイルス伝播抑制機構の解明に関する研究である。3次元HIV感染細胞モデルに、再活性化刺激剤とともにIFNを投与すると、ウイルス遺伝子発現が誘導される一方、感染細胞から非感染細胞へのウイルス伝播量が著しく減少することを見いだした。生物発光共鳴エネルギー移動法によりスクリーニングした結果、HIVの構造タンパク質であるGagと相互作用するIFN関連因子である膜貫通型タンパク質MALを同定した。実際、MALを異所性に発現させると、HIV-1粒子の生産が大幅に阻害され、宿主のエンドソーム内にGagが蓄積し、最終的にリソソーム分解されることが明らかになった。また、MALの抗ウイルス作用は、ウイルスのアクセサリータンパク質であるNefによって解消されることが明らかになった。
続いて、HIVによる自然免疫に対する回避機構を明らかにするための研究を行った。AlphaScreenアッセイを用いてヒトキナーゼライブラリーを網羅的にスクリーニングした結果、TANK binding kinase-1 (TBK1) がHIV-1プロテアーゼ (PR) によって切断されることを明らかにした。PRはTBK1を切断することで、IFN調節因子3（IRF3）のリン酸化および核内への移行を阻止し、IFN-Iプロモーター活性を低下させることを示した。同時に、これらの抑制は現在臨床で使用されているプロテアーゼ阻害剤（PI）によって打ち消されることを明らかにした。また、PIに薬剤耐性を付与する変異株が、この酵素のTBK1切断能を低下させていることも明らかにした。本研究の成果は、HIV-1 PRの活性とウイルスによる自然免疫の回避との直接的な関連を示唆するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた３つの研究課題のうち、２つの研究がすでに論文として報告されており、残り１つの研究課題についても順調に研究が進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体内微小環境を考慮したウイルス感染動態の解明に向けて、低酸素ストレスなどの外的刺激時に特異的に誘導される宿主側因子群を、RNAシークエンスや生物直交性非標準アミノ酸標識法(BONCAT)プロテオミクスの技術を用いて同定する。次に、誘導された因子について、発現スクリーニングおよびウイルスタンパク質との相互作用解析を実施し、新たな感染性制御因子を選定する。同定されたウイルス-宿主相互作用について、siRNAやCRISPR法、さらには低分子阻害剤などでウイルス複製や病原性との関連について考察する。続いて、これらの動的かつ時間的変化について、数理モデルを用いて検証を行い、得られた分子モデルから阻害剤の効果等について検証する。ウイルスのゲノム情報を収集し、野生型および変異ウイルスにおける、宿主因子の相互作用形式の変化や宿主による感染制御からの逃避能について考察する。また、潜伏感染細胞からのウイルスの再活性化の際にウイルスアクセサリータンパク質群と相互作用する宿主因子を探索・同定し、バイオインフォマティクスを用いて解析データを統合し、生物学的な機能の解釈やパスウェイ解析を実施する。これらにより、ウイルス伝播や病原性に関与する因子群およびその分子機序を明らかにする。ウイルス側の遺伝子変異によるエスケープ機構や多様性の獲得についても併せて検討を行う。
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