SARS及びマウスコロナウイルスの細胞侵入の分子機構と病原性発現に関する研究

• Project Area: Matrix of Infection Phenomena
• Project/Area Number: 21022050
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nippon Veterinary and Life Science University
• Principal Investigator: 田口 文広 日本獣医生命科学大学, 獣医学部・獣医感染症学教室, 教授 (30107429)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松山 州徳 国立感染症研究所, ウイルス3部, 室長 (90373399) ; 氏家 誠 日本獣医生命科学大学, 獣医学部・獣医感染症学教室, 助教 (50415478)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2010: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: コロナウイルス / プロテアーゼ / S蛋白 / 細胞融合 / ウイルス放出 / SARSコロナウイルス / TMPRSS2 / 細胞侵入機構

Research Abstract

SARSコロナウイルス(SARS-CoV)は細胞に感染する時、宿主細胞のプロテアーゼを利用することが知られている。細胞に吸着したウイルスにトリプシンなどのプロテアーゼが作用し、スパイク(S)蛋白が解裂されることにより、直接細胞膜から侵入する。また、プロテアーゼにより感染細胞は融合することも報告されている。プロテアーゼの非存在下では、エンドゾーム経由で感染するが、プロテアーゼ存在下と比べると、感染効率は低い。コロナウイルスの中ではSARS-CoVのみならず多くの種がプロテアーゼ依存性に感染し、細胞融合を引き起こす。その中でも、豚の下痢症ウイルス(PEDV)はプロテアーゼ依存性が高く、トリプシンなどのプロテアーゼが存在しないと感染拡大が極めて弱い。今年度は、PEDV感染におけるプロテアーゼの役割について検討した。トリプシン存在下或いは膜貫通型プロテアーゼTMPRSS2発現Vero細胞では、感染性ウイルス粒子が細胞外に効率よく放出され、プロテアーゼ非存在下と比べ、その感染性は100-1000倍高かった。我々は、トリプシン非存在下のVero細胞とプロテアーゼ阻害剤を加えたTMPRSS2発現細胞では、電子顕微鏡による観察で、ウイルス粒子が細胞表面に付着してクラスターを形成しているが、トリプシン付加により、また、プロテアーゼ阻害剤のないTMPRSS2発現細胞では、細胞表面のウイルス粒子のクラスターは消失していることを観察した。これらのことから、PEDV感染におけるプロテアーゼの役割は、細胞外へのウイルスの放出であり、それは、感染細胞外で細胞膜に付着しているウイルス粒子を細胞膜から剥がすのに重要であることが判明した。今後、どのような細胞分子がウイルスと細胞膜との結合に関与しているのかを検討したい。

Research Products

• [Journal Article] Efficient activation of SARS coronavirus spike protein by the transmembrane protease, TMPRSS2. (2010)
  • Author(s): Matsuyama S
  • Journal Title: J.Virol. Volume: 84 Pages: 12658-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of porcine epidemic virus with enhanced cell-fusion activity obtained by adaptation to suckling mice. (2010)
  • Author(s): Shirato K
  • Journal Title: Arch.Virol. Volume: 115 Pages: 1985-95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Studies on SARS coronavirus pathology in human cases and animal models. (2010)
  • Author(s): Nagata N
  • Journal Title: Vet.Pathol. Volume: 47 Pages: 881-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of mouse hepatitis virus (MHV) receptor mCEACAM1 in the resistance of mice to MHV infection : Studies on mice with chimeric mCEACAM1a and 1b. (2010)
  • Author(s): Hirai A
  • Journal Title: J.Virol. Volume: 84 Pages: 6654-66
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of a variant virus from ascites of subacute granulomatous serositis in interferon-γ-deficient mice persistently infected with murine coronavirus, strain JHM. (2010)
  • Author(s): Kyuwa S
  • Journal Title: Viral Immunol. Volume: 23 Pages: 437-42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytopathy of an infiltrating monocyte lineage during the early phase of infection with murinecoronavirus in the brain. (2010)
  • Author(s): Takatsuki H
  • Journal Title: Neuropathol. Volume: 30 Pages: 361-71
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two step comformational changes mediated by receptor binding and proteolysis of a coronavirus envelope glycoprotein. (2009)
  • Author(s): Matsuyama S
  • Journal Title: J.Virol. 83 Pages: 11133-11141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a chimeric DNA-RNA hammerhead ribozyme targeting SARS virus. (2009)
  • Author(s): Fukushima A
  • Journal Title: Intervirology 53 Pages: 92-99
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of newly identified secretory CEACAM1a isoforms in the intestinal epithelium. (2009)
  • Author(s): Terahara K
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun 383 Pages: 340-346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytopathy of an infiltrating monocyte lineage during the early phase of infection with murinecoronavirus in the brain. (2009)
  • Author(s): Takatsuki H
  • Journal Title: Neuropathology 83(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutrahzing antibody against severe acute respiratory syndrome (SAR,S)-coronavirus spike is highly effective for the protection of mice in the murine SARS model. (2009)
  • Author(s): Ishii K
  • Journal Title: Microbiol.Immunol. 53 Pages: 75-82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protease-mediated entry via endosome of human coronavirus 229E. (2009)
  • Author(s): Kawase M
  • Journal Title: J.Virol. 83 Pages: 712-721
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 神経病原性マウス肝炎ウイルスMHVによる感染初期での急速な脾臓への感染の広がりと感染細胞の同定 (2010)
  • Author(s): 柏崎広美
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2010-11-09
• [Presentation] 豚流行性下痢ウイルス(PEDV)の新生仔マウス脳におけるNeurotropism (2010)
  • Author(s): 小谷治
  • Organizer: 第150回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 帯広
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] Role of mouse hepatitis virus (MHV) receptor CEACAM1b of less susceptible mouse and chimeric CEACAM1ba of resistant gene-replaced mouse to MHV infection. (2010)
  • Author(s): Hirai A
  • Organizer: The 10^<th> Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] Transmembrane serine protease TMPRSS2 enhances cell entry of the human coronavirus 229E from cell surface (2010)
  • Author(s): Shirato K
  • Organizer: The 10^<th> Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] Proteolytic activation of SARS coronavirus spike protein by the trans membrane protease, TMPRSS2. (2010)
  • Author(s): Matsuyama S
  • Organizer: The 10^<th> Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] Activation of SARS-CoV spike protein by transmembrane protease, TMPRSS2. (2010)
  • Author(s): Matsuyama S
  • Organizer: 29^<th> ASV Meeting
  • Place of Presentation: モンタナ、アメリカ
  • Year and Date: 2010-07-20
• [Presentation] An amino acid substitution in cytoplasmic tail region of S protein of murine-adapted variantof porcine enteric diarrhea virus (2010)
  • Author(s): Shirato K
  • Organizer: 29^<th> ASV Meeting
  • Place of Presentation: モンタナ、アメリカ
  • Year and Date: 2010-07-20
• [Presentation] 幕貫通型セリンプロテアーゼTMPRSS2による豚流行性下痢症ウイルス(PEDV)の細胞融合活性の誘導 (2010)
  • Author(s): 松山州徳
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-05-19
• [Presentation] 幕貫通型セリンプロテアーゼTMPRSS2による豚流行性下痢症ウイルス(PEDV)の細胞融合活性の誘導 (2009)
  • Author(s): 白戸憲也
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] マウス肝炎ウイルスMHVの感染後初期に単級系細胞に誘導された細胞障害 (2009)
  • Author(s): 柏崎広美
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] マウス系統間におけるマウス肝炎ウイルス感受性差に関する解析 (2009)
  • Author(s): 平井明日香
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] Role of mouse hepatitis vitus (MHV) receptor in the resistance of mice to MHV infection as revealed by Ceacam-1 gene replaced mice. (2009)
  • Author(s): Hirai A
  • Organizer: The 9^<th> Awaji Intemational Forumon Infection and Immunity.
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] The expression of transmembrane serine protease TMPRSS2 induces cell fusion during porcine epidemic diarrhea virus infection. (2009)
  • Author(s): Shirato K
  • Organizer: The 9^<th> Awaji Intemational Forum on Infection and Immunity.
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2009-09-08