Elucidation of membrane structural changes during influenza virus entry by live-cell imaging of membrane dynamics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K16211
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 49030:Experimental pathology-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Yoshida Aiko 北海道大学, 医学研究院, 助教 (70831288)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高速原子間力顕微鏡 / 膜ナノ動態 / エンドサイトーシス / インフルエンザウイルス

Outline of Final Research Achievements

Influenza virus invades the inside of a host cell by hijacking the mechanism of endocytosis. Although it has been reported that dynamic changes in cell membrane components and microstructure are important for the progression of endocytosis, information on dynamic changes in membrane morphology is currently limited. In this study, we constructed a hybrid microscope that combines high-speed AFM and thin-layer shading illumination, and attempted simultaneous visualization of cell membrane morphology and cell membrane components of living cells. By using membrane imaging technology that exceeds this diffraction limit, we have elucidated a part of the molecular mechanism of membrane morphogenesis related to endocytosis associated with viral entry.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、回折限界を超えたハイブリッド顕微鏡によりウイルスの宿主への侵入の瞬間、つまりウイルス感染の超初期過程を高い時空間分解能で捉えることに成功した。加えて、細胞膜動態へのシグナル伝達の寄与およびウイルス粒子侵入に付随する膜動態の力発生機構の一端を明らかにした。今後、さらなるウイルス―宿主細胞間相互作用インターフェースの詳細な解析により，インフルエンザ感染に特異的な分子・細胞動態の解明が期待される。将来的には、ウイルス側の変異の影響を受けない安全かつ有効な治療法・予防法開発の基盤構築にも繋がる成果をあげたい。