インフルエンザウイルスの抗原変異に伴う立体構造変化の解析

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21780272
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 五十嵐 学 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 特任助教 (10374240)
• Keywords: インフルエンザ / ウイルス / 感染症 / 生体生命情報学 / 計算科学 / 分子シミュレーション / 糖鎖 / 蛋白質

Research Abstract

本研究では、計算科学およびバイオインフォマティクス手法を用いて、インフルエンザウイルスの抗原変異に伴う抗原構造の変遷をアミノ酸変化と立体構造の変化から明らかにすることを目的とし、以下の研究を遂行した。
本年度は特にHA上への糖鎖付加による抗原構造の変化に着目した。
まず、昨年度、分子モデリングにより構築した立体構造を時系列に並べ、DB解析により作成したアミノ酸変異履歴との比較を行った。この解析結果から、各年代におけるHA構造の変遷について考察した。
一般に、HAに新たな糖鎖が付加することによって、その周辺エピトープに対する抗体の選択圧は減少することが予想される。本研究では、上記の変遷に関するデータを基に、情報理論的アプローチを用いて、糖鎖付加後の周辺残基の多様性の変化について解析した。その結果、糖鎖付加直後に周辺残基の多様性が減少した糖鎖付加部位もみられたが、多くの糖鎖付加部位では顕著な減少は確認されなかった。このことから、糖鎖付加部位周辺のアミノ酸が、糖鎖付加後もHAの抗原変異に関係していた可能性が示唆された。すなわち、HAに糖鎖が付加した後、その糖鎖が周辺エピトープに対する抗体の選択圧を必ずしも減少させていなかったことが予想された。
また実際に糖鎖がHA上に付加することによって、糖鎖が周辺残基にどのような影響を及ぼすかを調べるため、分子動力学シミュレーションによるテスト計算を遂行した。

Research Products

• [Journal Article] Genetic characterization and susceptibility on poultry and mammal of H7N6 subtype avian influenza virus isolated in Japan in 2009 (2011)
  • Author(s): Uchida Y, Kanehira K, Mass M, Takemae N, Watanabe C, Ito T, Igarashi M, Ito K, Takada A, Sakoda Y, Okamatsu M, Yamamoto Y, Nakamura K, Kida H, Hiromoto Y, Tsuda T, Saito T
  • Journal Title: Vet Microbiol. Volume: 147(1-2) Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of viral envelope GP2 in Ebola virus entry into cells expressing the macrophage galactose-type C-type lectin (2011)
  • Author(s): Usami K, Matsuno K, Igarashi M, Denda-Nagai K, Takada A, Irimura T
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of influenza A viruses isolated from wild waterfowls in Zambia (2011)
  • Author(s): Simulundu E, Ishii A, Igarashi M, Mweene A, Suzuki Y, Hang'ombe B, Namangala B, Moonga L, Manzoor R, Ito K, Nakamura I, Sawa H, Sugimoto C, Kida H, Simukonda C, Chansa W, Chulu J, Takada A
  • Journal Title: J Gen Virol Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcellular transport of West Nile virus-like particles across human endothelial cells depends on residues 156 and 159 of envelope protein (2010)
  • Author(s): Hasebe R, Suzuki T, Makino Y, Igarashi M, Yamanouchi S, Maeda A, Horiuchi M, Sawa H, Kimura T
  • Journal Title: BMC Microbiol Volume: 10(1) Pages: 165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of filovirus species-specific antibodies (2010)
  • Author(s): Nakayama E, Yokoyama A, Miyamoto H, Igarashi M, Kishida N, Matsuno K, Marzi A, Feldmann H, Ito K, Saijo M, Takada A
  • Journal Title: Clinical and Vaccine Immunology Volume: 17(11) Pages: 1723-1728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of an infectious cDNA clone for Omsk Hemorrhagic fever virus, and characterization of mutations in NS2A and NS5 (2010)
  • Author(s): Yoshii K, Igarashi M, Ito K, Kariwa H, Holbrook MR, Takashima I
  • Journal Title: Virus Research Volume: 155(1) Pages: 61-68
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フィロウイルス種特異抗体検出ELISA法の開発 (2010)
  • Author(s): 中山絵里, 他
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学術集会
  • Place of Presentation: 徳島(徳島県郷土文化会館)
  • Year and Date: 2010-10-08
• [Presentation] H3N2インフルエンザウイルスHAに付加された糖鎖は周辺エピトープを覆い隠していたか?～糖鎖付加部位周辺アミノ酸残基の多様性変化の解析～ (2010)
  • Author(s): 五十嵐学, 他
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学術集会
  • Place of Presentation: 徳島(徳島県郷土文化会館)
  • Year and Date: 2010-10-08
• [Presentation] パンデミックインフルエンザA ウイルス(H1N1)ヘマグルチニンに対するモノクローナル抗体の性状解析 (2010)
  • Author(s): 吉田玲子、苫米地大輔、五十嵐学、宮本洋子、加瀬哲男、喜田宏、高田礼人
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学術集会
  • Place of Presentation: 徳島(徳島県郷土文化会館)
  • Year and Date: 2010-10-08
• [Presentation] Prediction of the Antigenic Change of the Pandemic (H1N1) 2009 Influenza Virus Hemagglutinin (2010)
  • Author(s): Igarashi M, 他
  • Organizer: Options for the Control of Influenza VII
  • Place of Presentation: China (Hong Kong SAR)
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] Prediction of Antigenic Structure of Hemagglutinin of Pandemic (H1N1) 2009 Influenza Virus (2010)
  • Author(s): Ito K, 他
  • Organizer: 14th International Negative Strand Virus Meeting
  • Place of Presentation: Belgium (Bruges)
  • Year and Date: 2010-06-23