2014 Fiscal Year Annual Research Report
単純ヘルペスウイルスによる侵入および核膜通過過程の解析
| Project/Area Number |
26713017
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
有井 潤 東京大学, 医科学研究所, 助教 (30704928)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | HSV / ウイルス / 糖タンパク質 / レセプター / エントリー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
単純ヘルペスウイルス（HSV）はヒトに口唇ヘルペス、脳炎、性器ヘルペス、眼疾患といった多様な病態を引き起こし、関連する医療費はアメリカ合衆国で年間30億ドルと試算されるほど大きな問題となっている。HSVには核酸アナログであるアシクロビルという治療薬が存在するが、公衆衛生上は不十分であり、まったく異なる機序の薬剤が期待されている。生きた宿主細胞の中でしか増えることができないウイルスにとって、宿主細胞の膜通過は必要不可欠なステップである。同時にいずれもウイルス感染に特異的な現象であり、そのメカニズムの解明は新しい抗ウイルス戦略に寄与すると考えられる。本研究は、HSVによる宿主細胞の膜通過のメカニズムを、宿主因子に注目することで明らかにすることを目的としている。
平成26年度は、HSVがコードし、ウイルスによる細胞侵入過程、特に膜融合過程において必須の働きを行う糖タンパク質gBに注目した。我々はこれまでに、gBと特異的に会合し、HSVによるfusionを仲介する宿主receptorとして、PILRaおよびNMHC-IIAを報告してきた。これらがHSVマウス感染モデルにおいても重要な役割を担っていることを示してきたが、PILRaは主に免疫細胞に強く発現し、NMHC-IIAは主に上皮細胞に強く発現するタンパク質である。HSVは、三叉神経節に潜伏を起こし、まれながら致死的な脳炎を引き起こすなど、神経指向性が強いことが知られており、神経細胞に強く発現するgB receptorの存在は謎であった。研究代表者らは、神経細胞に強く発現するNMHC-IIBもHSVのgB receptorであることを明らかにした(J. Arii et. al, J Virol. 89(3):1879-1888, 2015.)。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ウイルスがどのような細胞に感染するのか、多くの場合ウイルスの病態を説明することができるため、ウイルス学にとって根源的な命題といえる。HSVの場合、ほとんどの培養細胞に感染可能であるものの、生体内においては上皮系および神経系細胞に強い指向性を持ち、脳炎、角膜炎、皮膚炎、性器ヘルペスといった多彩な病態の原因となる。しかし、これらの指向性は、ほとんど分子レベルで説明されていない。本研究では、HSVの細胞侵入に必須である糖タンパク質gBに結合し、HSVによるfusionを仲介する宿主因子として、神経系組織に特異的に強く発現するNMHC-IIBを同定した。興味深いことに、これまでに報告したNMHC-IIAは、生体内においては上皮系組織に強く発現するものの、培養細胞においてはさまざまな細胞に普遍的に強く発現している。すなわち、これらのタンパク質が、培養細胞と生体内におけるHSVの指向性を規定する可能性が考えられる。本研究結果は、HSVが引き起こす多彩な病態を分子レベルで説明する重要な第一歩になると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで、HSVによる細胞侵入機構は、その多彩な糖タンパク質とそのreceptorとの関係性から解析が進められてきた。HSVは核内で複製する大型DNAウイルスであるが、核内で形成されたカプシドは、核内膜に一旦出芽し（primary envelopment）てエンベロープを獲得し、核外膜とfusionする（de-envelopment）することで、細胞質に移動することが知られている。このde-envelopmentにおいては細胞侵入過程に用いられるgBなどの糖タンパク質が用いられていると考えられているが、primary envelopmentおよびde-envelopmentの詳細なメカニズムや、必要とされる宿主因子はほとんど明らかとなっていない。現在までに、primary envelopmentおよびde-envelopmentに必須なウイルス因子に会合する宿主因子を網羅的に同定している。現在これらの因子のノックダウンを試みており、これられの過程において阻害が認められる因子を同定している。今後は、これらの因子とHSVウイルス因子との相互作用の具体的な意義を解析し、HSVが核膜通過を引き起こす分子メカニズムを明らかにする予定である。
|
| Causes of Carryover |
本研究では、HSVによる細胞侵入過程とともに、核膜通過過程において重要な役割をになう宿主因子を同定し、これらの過程の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度行ったスクリーニングの結果、HSV核膜通過に寄与すると考えられた宿主因子は、細胞分裂に必須の遺伝子群であることが判明した。通常生物学的な研究では該当因子の発現を抑制したり欠損したりしてその表現型を観察することが必要であるが、これらの遺伝子の場合、十分な発現抑制は細胞の増殖能を著しく阻害する。このため、特殊な条件下でのみ発現抑制を行えるような実験系を組む必要があり、条件設定に時間を要し、研究計画が次年度に繰り越した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の研究の結果、HSV核膜通過過程に寄与すると考えられる因子がスクリーニングされた。これらの因子を欠損させた細胞の作製、および一過性の発現抑制を行い、核膜通過がどのように影響されるのかを解析する。これらの因子は細胞生存や細胞分裂にも寄与することが考えられているため、ウイルス侵入や遺伝子発現などHSV生活環のほかのステップにおける影響も解析する。またこれらの因子とHSV核膜通過を引き起こすウイルス因子との相互作用を解析し、最小のアミノ酸変異を導入し、相互作用を失わせた変異体の作成を試みる予定である。
これらの実験のために、一般試薬、培養試薬、トランスフェクション試薬、牛胎児血清、プラスチック器具の購入費が必要である。また研究打ち合わせのための旅費および論文投稿のための校閲費が必要である。
|
