インフルエンザウイルスタンパク質NS1の二本鎖RNAマスキング機構の解析

• 研究課題/領域番号: 19K07575
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49060:ウイルス学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中野 雅博 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (90456997)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: インフルエンザウイルス / 自然免疫 / 二本鎖RNA / マスキング / 高速原子間力顕微鏡 / 免疫蛍光染色 / リボヌクレオタンパク質 / 自然免疫応答 / リボヌクレオタンパク質複合体 / 原子間力顕微鏡

研究開始時の研究の概要

申請者はこれまでに、インフルエンザウイルスのリボヌクレオタンパク質がin vitroでループ状の二本鎖RNAを合成することを明らかにしてきた。本課題ではまず、NS1欠損ウイルス感染細胞内で二本鎖RNAがマスクされることなく検出されるかどうかを確認する。次に、組み換えNS1タンパク質を用いてNS1の二本鎖RNAへの結合・マスキングに重要なアミノ酸を同定し、そこで得られた情報をもとにNS1変異ウイルスを作成して二本鎖RNAが検出されるかを解析する。さらに、NS1の二本鎖RNAへの結合の過程を原子間力顕微鏡を用いてリアルタイムでイメージングすることによって、そのマスキング機構の解明を試みる。

研究成果の概要

ウイルス感染により生じる二本鎖RNAは、宿主の自然免疫応答を誘導する。本研究では、インフルエンザウイルスタンパク質NS1に着目し、その二本鎖RNAマスキング機構を解明することを目的とした。まず、NS1組換えタンパク質を用いたin vitroの実験から、二本鎖RNAのマスキングにはNS1と他のウイルスタンパク質との相互作用が重要であることが示唆された。次に、NS1欠損ウイルスを用いた感染実験から、NS1が感染細胞内で二本鎖RNAをマスクすることで自然免疫から回避している可能性が示唆された。さらに、変異ウイルスを作製し、二本鎖RNAのマスキングに重要なNS1の領域はC末端側に存在することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ウイルス感染により生じる二本鎖RNAは、宿主の自然免疫応答を引き起こすことが古くから知られている。しかし、これまでインフルエンザウイルスに関してはその感染細胞内で二本鎖RNAを形成しないと考えられていたことから、インフルエンザウイルスが自然免疫を誘導する仕組みや、どのように自然免疫を回避しているかは不明な点も多く残されていた。今回の研究成果では、インフルエンザウイルスタンパク質NS1が二本鎖RNAを感染細胞内でもマスクすることや、そのメカニズムについてもマスキングに必要なNS1の領域などの重要な学術的知見が得られた。これは新たなタイプの治療薬の開発へとつながりその社会的意義も大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Migration of Influenza Virus Nucleoprotein into the Nucleolus Is Essential for Ribonucleoprotein Complex Formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Sho Miyamoto, Masahiro Nakano, Takeshi Morikawa, Ai Hirabayashi, Ryoma Tamura, Yoko Fujita-Fujiharu, Nanami Hirose, Yukiko Muramoto, and Takeshi Noda
  • 雑誌名: mBio 巻: 13 号: 1
  • DOI: 10.1128/mbio.03315-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amplification-free RNA detection with CRISPR?Cas13 (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Hajime、Taguchi Yuya、Nakagawa Ryoya、Makino Asami、Okazaki Sae、Nakano Masahiro、Muramoto Yukiko、Takahashi Chiharu、Takahashi Ikuko、Ando Jun、Noda Takeshi、Nureki Osamu、Nishimasu Hiroshi、Watanabe Rikiya
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 号: 1 ページ: 476-476
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02001-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrastructure of influenza virus ribonucleoprotein complexes during viral RNA synthesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Nakano, Yukihiko Sugita, Noriyuki Kodera, Sho Miyamoto, Yukiko Muramoto, Matthias Wolf, and Takeshi Noda
  • 雑誌名: Commun. Biol. 巻: 4 号: 1 ページ: 858-858
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02388-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acetylation of the influenza A virus polymerase subunit PA in the N‐terminal domain positively regulates its endonuclease activity (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama Dai、Shoji Masaki、Ogata Seiryo、Masuda Takeshi、Nakano Masahiro、Komatsu Tsugunori、Saitoh Ayaka、Makiyama Kyoko、Tsuneishi Hazuki、Miyatake Asuka、Takahira Mizuki、Nishikawa Erina、Ohkubo Ayana、Noda Takeshi、Kawaoka Yoshihiro、Ohtsuki Sumio、Kuzuhara Takashi
  • 雑誌名: The FEBS Journal 巻: 289 号: 1 ページ: 231-245
  • DOI: 10.1111/febs.16123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CP100356 Hydrochloride, a P-Glycoprotein Inhibitor, Inhibits Lassa Virus Entry: Implication of a Candidate Pan-Mammarenavirus Entry Inhibitor (2021)
  • 著者名/発表者名: Takenaga T, Zhang Z, Muramoto Y, Fehling SK, Hirabayashi A, Takamatsu Y, Kajikawa J, Miyamoto S, Nakano M, Urata S, Groseth A, Strecker T, Noda T.
  • 雑誌名: Viruses 巻: 13 号: 9 ページ: 1763-1763
  • DOI: 10.3390/v13091763
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Basis of Sulfosugar Selectivity in Sulfoglycolysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Sharma Mahima、Abayakoon Palika、Epa Ruwan、Jin Yi、Lingford James P.、Shimada Tomohiro、Nakano Masahiro、Mui Janice W.-Y.、Ishihama Akira、Goddard-Borger Ethan D.、Davies Gideon J.、Williams Spencer J.
  • 雑誌名: ACS Central Science 巻: 7 号: 3 ページ: 476-487
  • DOI: 10.1021/acscentsci.0c01285
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influenza A virus NS1 optimises virus infectivity by enhancing genome packaging in a dsRNA-binding dependent manner (2020)
  • 著者名/発表者名: Sha Tim Wai、Weber Michaela、Kasumba Dacquin M.、Noda Takeshi、Nakano Masahiro、Kato Hiroki、Fujita Takashi
  • 雑誌名: Virology Journal 巻: 17 号: 1 ページ: 107-107
  • DOI: 10.1186/s12985-020-01357-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] vRNA-vRNA interactions in influenza A virus HA vRNA packaging. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, S., Muramoto, Y., Shindo, K., Fujita, Y., Morikawa, T., Tamura, R., Gilmore, J.L., Nakano, M., Noda, T.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2020.01.15.907295
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a purely clonal defective interfering influenza virus. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamagata Y, Muramoto Y, Miyamoto S, Shindo K, Nakano M, Noda T.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 63 号: 5 ページ: 164-171
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12681
  • NAID: 40021927501
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microtubule-dependent transport of arenavirus matrix protein demonstrated using live-cell imaging microscopy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu Y, Kajikawa J, Muramoto Y, Nakano M, Noda T.
  • 雑誌名: Microscopy (Oxf) 巻: 68 ページ: 450-456
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfz034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Roles of non-structural proteins against production of double-stranded RNA in influenza virus-infected cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Nakano, S Junichi Kajikawa, Sho Miyamoto, Chiho Ohnishi, Yukiko Muramoto, and Takeshi Noda
  • 学会等名: 第68回 日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] NS1欠損インフルエンザウイルス感染により誘導される二本鎖RNAの合成とその細胞内局在 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中野 雅博，宮本 翔，梶川 純一，村本 裕紀子，野田 岳志
  • 学会等名: 9th Negative Strand Virus-Japan Symposium
• [学会発表] Identification of amino acid residues of influenza virus NS1 important for masking of double-stranded viral RNAs (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Nakano, Sho Miyamoto, Junichi Kajikawa, Yukiko Muramoto, and Takeshi Noda
  • 学会等名: 第67回 日本ウイルス学会学術集会
• [図書] パンデミック時代の感染症研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 嘉糠 洋陸
  • 総ページ数: 211
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758103923