超解像顕微鏡を用いた脂質ドメインのインフルエンザウイルスに対する機能解析

• 研究課題/領域番号: 15K07957
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 阿部 充宏 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90415068)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: インフルエンザウイルス / フリップフロップ / 脂質ラフト / スフィンゴミエリン / PIP2 / 1分子イメージング / STORM / 脂質の非対称性 / インフルエンザ

研究成果の概要

脂質プローブと超解像顕微鏡を用いて解析した結果、インフルエンザウイルスの細胞膜からの出芽は、スフィンゴミエリン/コレステロールの脂質ドメインの境界部分でおこることがわかった。脂質ラフトのフリップフロップに関わる因子を同定し、遺伝子破壊したところ、インフルエンザウイルスのプラーク形成率がコントロールに比べて増加していた。フリーズフラクチャー法による免疫電験で脂質の局在を解析した結果、細胞膜の脂質二重層の内層側で、PIP2の脂質ドメインが増加していることがわかった。このことから、細胞膜の内層側のPIP2の脂質ドメインの安定性は、インフルエンザウイルスの増殖・拡散に関わることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、宿主側の細胞膜における脂質の非対称性は、インフルエンザウイルスの増殖・拡散に関わっていることが示唆された。同様の現象が、ほかのウイルスでも見られることが十分期待される。ウイルスは変異しやすく、構成タンパク質の分類上における種類の多さから、ウイルスそのものを標的とする薬剤の開発は難しい。本申請課題での結果を基に、ホスト側の因子を標的とした薬剤で、脂質の非対称性を不安定にし、ウイルスの感染効率が低下するものがあれば、ウイルスの増殖・拡散に対する薬剤の開発を容易に行えることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS/Faculte de Pharmacie/Universite de Strasbourg(フランス)
• [雑誌論文] Single-molecule diffusion-based estimation of ligand effects on G protein?coupled receptors (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa Masataka、Hiroshima Michio、Togashi Yuichi、Abe Mitsuhiro、Yamashita Takahiro、Shichida Yoshinori、Murata Masayuki、Ueda Masahiro、Sako Yasushi
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 11 号: 548 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1126/scisignal.aao1917
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mutation-Specific Mechanisms of Hyperactivation of Noonan Syndrome SOS Molecules Detected with Single-molecule Imaging in Living Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Yuki、Umeki Nobuhisa、Abe Mitsuhiro、Sako Yasushi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14190-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanao Kinoshita, Kenichi GN Suzuki, Nobuaki Matsumori, Misa Takada, Hikaru Ano, Kenichi Morigaki, Mitsuhiro Abe, Asami Makino, Toshihide Kobayashi, Koichiro M Hirosawa, Takahiro K Fujiwara, Akihiro Kusumi, Michio Murata
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 未定 号: 4 ページ: 1183-1204
  • DOI: 10.1083/jcb.201607086
  • NAID: 120005998045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics of sphingomyelin- and cholesterol-enriched lipid domains during cytokinesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Abe M, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 巻: 137 ページ: 15-24
  • DOI: 10.1016/bs.mcb.2016.03.030
  • ISBN: 9780128096734
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Psychosine-triggered endomitosis is modulated by membrane sphingolipids through regulation of phosphoinositide 4,5-bisphosphate production at the cleavage furrow. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H, Okahara K, Naito-Matsui Y, Abe M, Go S, Inokuchi J, Okazaki T,Kobayashi T, Kozutsumi Y, Oka S, Takematsu H.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 27 号: 13 ページ: 2037-2050
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-08-0555
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phospholipase Cβ1 induces membrane tubulation and is involved in caveolae formation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inaba T, Kishimoto T, Murate M, Tajima T, Sakai S, Abe M, Makino A, Tomishige N, Ishitsuka R, Ikeda Y, Takeoka S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113 号: 28 ページ: 7834-7839
  • DOI: 10.1073/pnas.1603513113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel spingomyeling/cholesterol specific probe reveals the dynamics of the membrane domain during virus and in Nieman-Pick type C (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino, A., Sako, Y. et al.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 31 号: 4 ページ: 1301-1322
  • DOI: 10.1096/fj.201500075r
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acute accumulation of free cholesterol induces the degradation of perilipin 2 and Rab18-dependent fusion of ER and lipid droplets in cultured human hepatocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino A, Hullin-Matsuda F, Murate M, Abe M, Tomishige N, Fukuda M, Yamashita S, Fujimoto T, Vidal H, Lagarde M, Delton I, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 27 号: 21 ページ: 3293-3304
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-10-0730
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zds1/Zds2-PP2ACdc55 complex specifies signaling output from Rho1 GTPase (2016)
  • 著者名/発表者名: Jonasson EM, Rossio V, Hatakeyama R, Abe M, Ohya Y, Yoshida S
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 212(1) 号: 1 ページ: 51-61
  • DOI: 10.1083/jcb.201508119
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of aegerolysins as novel tools to detect and visualize ceramide phosphoethanolamine, a major sphingolipid in invertebrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Bhat HB, Ishitsuka R, Inaba T, Murate M, Abe M, Makino A, Kohyama-Koganeya A, Nagao K, Kurahashi A, Kishimoto T, Tahara M, Yamano A, Nagamune K, Hirabayashi Y, Juni N, Umeda M, Fujimori F, Nishibori K, Yamaji-Hasegawa A, Greimel P, Kobayashi T.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 29(9) 号: 9 ページ: 3920-34
  • DOI: 10.1096/fj.15-272112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transbilayer distribution of lipids at nano scale. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murate M, Abe M, Kasahara K, Iwabuchi K, Umeda M, Kobayashi T
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 128 ページ: 1627-1638
  • DOI: 10.1242/jcs.163105
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 脂質イメージングによる脂質ラフトの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部充宏
  • 学会等名: 第42回レーザ顕微鏡研究会講演会
  • 発表場所: 理化学研究所 和光事業所 （埼玉県和光市）
  • 年月日: 2016-07-07
• [備考] 細胞膜の受容体1分子の動きから薬効を評価
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180919_1/
• [備考] マイタケ由来タンパク質がインフルエンザウイルスの増殖を抑制
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160822_2/