コロナウイルスによるmRNA分解機構の解明と病原性発現機序の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25860338
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 田中 智久 山梨大学, 総合研究部, 助教 (30585310)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: RNAウイルス / 病原性 / ナンセンスRNA分解 / コロナウイルス

Outline of Annual Research Achievements

重症急性呼吸器症候群（SARS）コロナウイルス（SARS-CoV）の非構造蛋白質であるnsp1蛋白質は、mRNAの急速な分解を引き起こすことにより、宿主の遺伝子発現を阻害することが分かっている。Nsp1蛋白質によるmRNA分解は、5’UTR付近でのmRNAの切断が引き金となっていることが報告されている。しかしながら、nsp1蛋白質自身は既知のリボヌクレアーゼドメインを持たず、実際、大腸菌より精製した組換えnsp1蛋白質はin vitroでRNA切断活性を示さない。これらのことから、何らかの宿主蛋白質がnsp1蛋白質によるmRNA分解に関与していると仮定し、質量分析法を用いてnsp1蛋白質と相互作用する宿主因子のスクリーニングを行った。その結果、有力な候補として、宿主mRNA監視機構の一つであるナンセンスRNA分解機構（ナンセンス変異を有するmRNAを発見し、分解する機構）において中心的な働きをするUPF1蛋白質が同定された。このUPF1蛋白質や、同じくナンセンスRNA分解機構の必須因子であるSMG6蛋白質をsiRNAによりノックダウンしたところ、nsp1蛋白質によるmRNA分解が阻害された。これらの結果から、nsp1蛋白質はUPF1蛋白質との相互作用を介し、ナンセンスRNA分解に関連する宿主因子をmRNAにリクルートすることで、宿主mRNAの急速な分解を引き起こしていることが示唆された。宿主RNA監視機構がRNAウイルス感染の初期防御に関与する可能性を示した報告はあるものの、ウイルスの生存戦略として宿主のmRNA監視機構を利用する機序については報告はなく、非常にユニークな現象であると考えられる。本研究成果は、宿主mRNA分解を介したSARS-CoVの病原性発現メカニズムの解明につながるのみでなく、細胞生物学分野においても重要な知見になると考えられた。