2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a rapid and easy method for evaluating human transmission risk based on an enzymatic activity of avian influenza virus
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20K21721
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
高橋 忠伸 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (20405145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 潔 広島国際大学, 薬学部, 教授 (40168125)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ノイラミニダーゼ / シアリダーゼ / 酵素 / インフルエンザウイルス / 蛍光検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2013年以降、中国でH7N9型鳥インフルエンザウイルスの人への感染例が多く報告された。人へ伝播した鳥インフルエンザウイルスが人から人へ感染拡大し、新型インフルエンザとして世界規模の大流行（パンデミック）を起こす恐れがある。人に感染したH7N9型鳥インフルエンザウイルスの表面に存在する二つの主要糖タンパク質はヘマグルチニンとノイラミニダーゼ（NA）である。その中でNAの性状についてはよく分かっていない。NAは、ウイルス受容体のシアル酸を基質として糖鎖末端から切断するシアリダーゼ活性を示す。本研究は、N9型NAのシアリダーゼ活性の性状が人ウイルスあるいは鳥ウイルスのどちらに近いのかを調査する。人ウイルスに近い酵素性状を見つけることで、人への伝播機構の一端の解明をめざす。また、その性状は人への伝播リスクの指標にも利用できることが期待される。
NAの酵素性状の一つに、糖鎖末端シアル酸の主要分子種N-acetylneuraminic acid（Neu5Ac）およびN-glycolylneuraminic acid（Neu5Gc）に対する基質特異性において、2013年のH7N9型NAは通常の人ウイルスよりも通常の鳥ウイルスに類似していた。そこで、人ウイルスと鳥ウイルスの間で異なるNAの酵素性状として酸性安定性を候補に挙げ、その性状を調査した。2013年の2株のN9型NAのうち、一つのNAの酸性安定性は高く、通常の鳥ウイルスと類似していた。もう一方のNAの活性は酸性条件で見られたが、中性条件では著しく低下していた。これは人ウイルスおよび鳥ウイルスの両者のNAには見られない性状である。この酵素性状の差を生じさせるアミノ酸の1置換を同定した。また、通常の人ウイルスの低い酸性安定性と同様な酵素性状を生じさせる、N9型NAのアミノ酸の3置換を同定した。
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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
分担者が合成した蛍光基質を使用してNeu5Gcに対するNAの基質特異性を比較し、2013年のH7N9型NAの基質特異性は、人ウイルスというよりも通常の鳥ウイルスに類似していることがわかった。市販の蛍光基質を使用してpH 4～5の酸性条件におけるNAの活性の維持能を比較すると、2013年の2株のN9型NAの一方が酸性安定性は高く、通常の鳥ウイルスN9型NAと類似していることがわかった。もう一方のNAの活性は酸性条件で見られ、中性条件では著しく低下する性状が見られた。アミノ酸配列の比較、遺伝子変異実験、および過去に報告された酸性安定性を規定するアミノ酸置換から、NAの中性あるいは酸性の安定性を変化させるアミノ酸置換を同定できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2013年のH7N9型NAの酵素性状として中性あるいは酸性の安定性を変化させるアミノ酸置換を同定した。これらのアミノ酸置換を導入した、通常の鳥ウイルスのN9型NAで同様な酵素性状の変化が再現できるか確認する。通常の鳥ウイルスのN9型NAの酵素性状を最小単位のアミノ酸置換により変化させたウイルスを作製し、人細胞への感染性および増殖性を比較することで、N9型NAの酵素性状がウイルスの人細胞感染に与える影響を明らかにする。
2013年のN9型NAのシアル酸分子種Neu5AcとNeu5Gcに対する基質特異性について、通常の鳥ウイルスと大きな違いが見られなかった。他の酵素性状の候補として、糖鎖末端のシアル酸とその直下のガラクトースとの結合様式（α2,3あるいはα2,6）に対する基質特異性を調査する。この基質特異性を測定するため、分担者に蛍光基質を合成していただく。この基質特異性について、通常の人ウイルスおよび通常の鳥ウイルスと比較していく。その基質特異性に差が見られる場合、その性状を規定するアミノ酸置換を同定していく。
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| Remarks |
研究協力者の受賞
紅林佑希：日本薬学会東海支部2021年度学術奨励賞、林 泉樹：日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021 ベストプレゼン賞、天野滉基：日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021 ベストプレゼン賞、天野滉基：2021年度糖鎖科学中部拠点奨励賞
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[Journal Article] Enhancement of elastin expression by transdermal administration of sialidase isozyme Neu22021
Author(s)
Akira Minami, Yuka Fujita, Jun Goto, Ayano Iuchi, Kosei Fujita, Yasuyo Mikami, Mako Shiratori, Ami Ishii, Samir Mitragotri, Yasunori Iwao, Hiroaki Kanazawa, Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 11
Pages: 3302
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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