蚊媒介性ウイルスによる宿主翻訳抑制の分子機序解明

• 研究課題/領域番号: 20H03495
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 順天堂大学 (2023); 大阪大学 (2020-2022)
• 研究代表者: 岡本 徹 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (80628595)
• 研究分担者: 奥崎 大介 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授(常勤) (00346131) ; 宮本 洋一 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 創薬デザイン研究センター, 主任研究員 (10379084)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 日本脳炎ウイルス / デングウイルス / ATP / ワクチン / 解糖系 / フラビウイルス / 翻訳 / 蛋白質翻訳 / 細胞死 / エネルギー代謝 / 代謝フラックス / ウイルス学 / 細胞核

研究開始時の研究の概要

デングウイルス等が属するフラビウイルス感染細胞では宿主細胞の蛋白質翻訳が低下することが知られているが、その分子機序は不明である。そこで、蛋白質の合成は、mRNAにリゾソームと呼ばれる巨大な蛋白質複合体が結合することで始まることが知られているため、ウイルス感染におけるリゾソームの形成への影響を検討する。また、CRISPR/Cas9を用いた順遺伝学的手法によりゲノムワイドに遺伝子を欠損させ、ウイルス感染による翻訳活性の低下に関与する宿主因子を同定する。得られた知見から、フラビウイルス感染における新しい宿主反応を明らかにできることが期待される。

研究成果の概要

これまでにフラビウイルス科に属する日本脳炎ウイルス(JEV)、デングウイルス(DENV)、ジカウイルス(ZIKV)感染細胞が誘導する細胞死の機序を検討したところ、感染細胞ではATPの低下によるウイルス感染細胞の蛋白質合成阻害が起因していることを明らかにし、ウイルスがATPを奪う代謝経路を同定した。さらには、ウイルスが利用する代謝経路を別の代謝経路からATPを供給することによって、ATP枯渇が起きず、長期に渡りウイルスを産生できることが明らかになった。これらの成績から、フラビウイルスが感染細胞において増殖に必須のATPの取得メカニズムが明らかにすることができたと考える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ウイルス感染によるATP制御機構はこれまでに不明であった。本研究では、フラビウイルスが自身の増殖において特定の代謝経路で産生されるATPを利用していることを明らかにし、その代謝経路からATPが奪われることで、蛋白質翻訳活性の低下や細胞死が誘導されることを明らかにすることができた。さらに、同定した代謝経路とは別の代謝経路から産生されるATPが存在することで、ウイルス感染細胞はATPを維持することができることを見出した。このような研究は、ウイルスによるATPの利用方法を見出しただけでなく、効率の良いウイルス産生に繋がる研究成果でありワクチン生産の点からも意義がある研究であると考える。

研究成果

• [雑誌論文] SARS-CoV-2 ORF6 disrupts nucleocytoplasmic trafficking to advance viral replication (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Yoichi、Itoh Yumi、Suzuki Tatsuya、Tanaka Tomohisa、Sakai Yusuke、Koido Masaru、Hata Chiaki、Wang Cai-Xia、Otani Mayumi、Moriishi Kohji、Tachibana Taro、Kamatani Yoichiro、Yoneda Yoshihiro、Okamoto Toru、Oka Masahiro
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 483-483
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03427-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of monoclonal antibodies broadly neutralize infection of hepatitis B virus. (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang H, Itoh Y, Suzuki T, Ihara KI, Tanaka T, Haga S, Enatsu H, Yumiya M, Kimura M, Takada A, Itoh D, Shibazaki Y, Nakao S, Yoshio S, Miyakawa K, Miyamoto Y, Sasaki H, Kajita T, Sugiyama M, Mizokami M, Tachibana T, Ryo A, Moriishi K, Miyoshi E, Kanto T, Okamoto T, Matsuura Y.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 66(4) 号: 4 ページ: 179-192
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12964
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hepatitis C virus modulates signal peptide peptidase to alter host protein processing. (2021)
  • 著者名/発表者名: 11.Hirano J, Yoshio S, Sakai Y, Songling L, Suzuki T, Itoh Y, Zhang H, Chen DV, Haga S, Oomori H, Kodama T, Maeda Y, Ono Y, Takahashi Y, Standley DM, Yamamoto M, Moriishi K, Moriya K, Kanto T, Takehara T, Koike K, Matsuura Y, Okamoto T.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 118(22) 号: 22 ページ: 2026184118-2026184118
  • DOI: 10.1073/pnas.2026184118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ubiquitin specific peptidase 32 acts as an oncogene in epithelial ovarian cancer by deubiquitylating farnesyl-diphosphate farnesyltransferase 1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakae Aya、Kodama Michiko、Okamoto Toru、Tokunaga Makoto、Shimura Hiroko、Hashimoto Kae、Sawada Kenjiro、Kodama Takahiro、Copeland Neal G.、Jenkins Nancy A.、Kimura Tadashi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 552 ページ: 120-127
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.03.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deneddylation by SENP8 restricts hepatitis B virus propagation (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen David Virya、Suzuki Tatsuya、Itoh Yumi、Maeda Yusuke、Hirano Junki、Haga Saori、Zhang He、Ito Daiki、Matsuura Yoshiharu、Okamoto Toru
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 65 号: 3 ページ: 125-135
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12874
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ponesimod suppresses hepatitis B virus infection by inhibiting endosome maturation (2021)
  • 著者名/発表者名: Fauzyah Yuzy、Ono Chikako、Torii Shiho、Anzai Itsuki、Suzuki Rigel、Izumi Takuma、Morioka Yuhei、Maeda Yusuke、Okamoto Toru、Fukuhara Takasuke、Matsuura Yoshiharu
  • 雑誌名: Antiviral Research 巻: 186 ページ: 104999-104999
  • DOI: 10.1016/j.antiviral.2020.104999
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dysregulated Expression of the Nuclear Exosome Targeting Complex Component Rbm7 in Nonhematopoietic Cells Licenses the Development of Fibrosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Kiyoharu、Satoh Takashi、Sugihara Fuminori、Sato Yuki、Okamoto Toru、Mitsui Yuichi、Yoshio Sachiyo、Li Songling、Nojima Satoshi、Motooka Daisuke、Nakamura Shota、Kida Hiroshi、Standley Daron M.、Morii Eiichi、Kanto Tatsuya、Yanagita Motoko、Matsuura Yoshiharu、Nagasawa Takashi、Kumanogoh Atsushi、Akira Shizuo
  • 雑誌名: Immunity 巻: 52 号: 3 ページ: 542-556
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2020.02.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MARCH5 requires MTCH2 to coordinate proteasomal turnover of the MCL1:NOXA complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Djajawi Tirta Mario、Liu Lei、Gong Jia-nan、Huang Allan Shuai、Luo Ming-jie、Xu Zhen、Okamoto Toru、Call Melissa J.、Huang David C. S.、van Delft Mark F.
  • 雑誌名: Cell Death & Differentiation 巻: 27 号: 8 ページ: 2484-2499
  • DOI: 10.1038/s41418-020-0517-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ウイルスによる宿主への感染戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹
  • 学会等名: 第18回霊長類医科学フォーラム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ウイルス感染における細胞死の制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹
  • 学会等名: 第 93 回日本生化学会大会
  • 招待講演