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インフルエンザウイルスRNA合成酵素のエピジェネティックスを標的とした創薬研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K06569
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47030:薬系衛生および生物化学関連
研究機関徳島文理大学

研究代表者

葛原 隆  徳島文理大学, 薬学部, 教授 (00260513)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードインフルエンザウイルス / RNAポリメラーゼ / PA / エンドヌクレアーゼ / アセチル化 / ヒストンアセチル化酵素 / PCAF / GCN5 / エピジェネティクス / ヌクレオプロテイン
研究開始時の研究の概要

インフルエンザはスペイン風邪の流行時に4000万人が死亡している。抗インフルエンザ薬としては、ノイラミニダーゼ阻害薬などが使われているが、ウイルスの遺伝子は容易に変異し、薬剤耐性ウイルスの出現などの問題がある。本研究では、新しい作用標的として、インフルエンザウイルスRNA合成酵素のアセチル化=エピジェネティックスに注目した。これまでに申請者はウイルスにおいてもエピジェネティクスがあることを提唱してきている。今回はインフルエンザウイルスのRNA合成酵素がアセチル化されると考え、そのメカニズムの解明と機能の解析を行う。これを標的として、これまでとは異なる新規な抗インフルエンザ化合物の探索を行う。

研究実績の概要

インフルエンザは現在でも重要な感染症であり、保存性が高く変異が起こりにくいインフルエンザウイルスのRNAポリメラーゼは新規の抗インフルエンザ創薬の非常に良い標的と考えられる。このRNAポリメラーゼは 3種のサブユニットPA, PB1, PB2で構成され、そのうちPAはエンドヌクレアーゼ活性により宿主mRNAから5’-capを含む十数塩基を切り取り、プライマーとして利用することでウイルスのmRNAが合成される。私どもの研究グループは、大腸菌により発現・精製したPAの組換えタンパク質がヒトのアセチル化酵素PCAFとGCN5によってアセチル化され、PAのエンドヌクレアーゼ活性が制御されることを報告した。質量分析によりPAの19番目のリジン残基(K19)がアセチル化標的であることを示唆し、K19をグルタミン(K19Q)と アルギニン(K19R)に変異させたところアセチル化レベルが減少した。興味深いことに、アセチル化リジンを模倣するK19Q変異によりエンドヌクレアーゼ活性が制御され、K19アセチル化の重要性が示唆された。去年までに、さらに質量分析の結果を再検討したところ、新たにK104とK158もアセチル化修飾部位であることを見出した。そこで、本報告では、K104とK158を単独でグルタミンまたはアルギニンに変異させた組換えタンパク質、およびK19・K104・K158の2か所以上のリジンを組み合わせてアルギニンに変異させた組換えタンパク質を作成した。そして、そのうちK104RおよびK104Qの変異を有する組換えタンパク質を用いて、アセチル化レベルの変化を解析した。その結果、どちらの組換えタンパク質もアセチル化レベルの減弱が観察され、K104もアセチル化の標的であることを生化学的に明らかにした。本年は、K19とそれらの変異を組み合わせた各種の複合変異組換えPAタンパク質の作成を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度はインフルエンザAウイルスのRNA依存RNAポリメラーゼのPAサブユニットにおいて、K19だけでなく、K104・K158という複数箇所の新規アセチル化部位の複合的な変異を有するPAタンパク質を作成しつつあるため。

今後の研究の推進方策

インフルエンザPAエンドヌクレアーゼ中に、新たにアセチル化部位として見出したK104とK158を単独でグルタミンまたはアルギニンに変異させた組換えタンパク質、およびK19・K104・K158の2か所以上の複数のリジンを組み合わせてグルタミンまたはアルギニンに変異させた組換えタンパク質を大腸菌を用いて発現、精製し、アセチル化の解析、さらにそのエンドヌクレアーゼなどの機能に対する解析を行う。アセチル化レベルとエンドヌクレアーゼ活性の変化、ウイルスへの効果を解析していく。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) 図書 (1件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Bakuchiol targets mitochondrial proteins, prohibitins and voltage-dependent anion channels: New insights into developing antiviral agents2024

    • 著者名/発表者名
      Shoji Masaki、Esumi Tomoyuki、Masuda Takeshi、Tanaka Narue、Okamoto Risa、Sato Hinako、Watanabe Mihiro、Takahashi Etsuhisa、Kido Hiroshi、Ohtsuki Sumio、Kuzuhara Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 300 号: 2 ページ: 105632-105632

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2024.105632

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anti-influenza Activity of Povidone-Iodine-Integrated Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Shoji Masaki、Ichihashi Kenta、Sriwilaijaroen Nongluk、Mayumi Haruka、Morikane Shinji、Takahashi Etsuhisa、Kido Hiroshi、Suzuki Yasuo、Takeda Kazuyoshi、Kuzuhara Takashi
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 46 号: 9 ページ: 1231-1239

    • DOI

      10.1248/bpb.b23-00161

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2023-09-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging Analysis of Neurotrophic Effects by CCN2 Protein in Neuronal Precursor Cells Derived from Human-Induced Pluripotent Stem Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Shoji Masaki、Kuzuhara Takashi
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol .

      巻: 2582 ページ: 269-280

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2744-0_18

    • ISBN
      9781071627433, 9781071627440
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcriptome Analysis of PC12 Cells Reveals That <i>trans</i>-Banglene Upregulates <i>RT1-CE1</i> and Downregulates <i>abca1</i> in the Neurotrophic Pathway2022

    • 著者名/発表者名
      Shoji Masaki、Okamoto Risa、Unno Taishi、Harada Kenichi、Kubo Miwa、Fukuyama Yoshiyasu、Kuzuhara Takashi
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 45 号: 12 ページ: 1784-1790

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00474

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2022-12-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] インフルエンザウイルスRNAポリメラーゼPAサブユニットのエンドヌクレアーゼ活性:その阻害と促進2022

    • 著者名/発表者名
      畠山大、庄司正樹、葛原隆
    • 雑誌名

      Precision Medicine

      巻: 5 ページ: 77-83

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 新型コロナウイルスNタンパク質におけるアセチル化修飾2022

    • 著者名/発表者名
      畠山大、葛原隆
    • 雑誌名

      BIO Clinica

      巻: 37 ページ: 64-67

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Histone acetyltransferase activity of CREB-binding protein is essential for synaptic plasticity in <i>Lymnaea</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Dai、Sunada Hiroshi、Totani Yuki、Watanabe Takayuki、Fellet?r Ildik?、Fitchett Adam、Eravci Murat、Anagnostopoulou Aikaterini、Miki Ryosuke、Kuzuhara Takashi、Kemenes Ildik?、Ito Etsuro、Kemenes Gy?rgy
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.05.26.445902

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 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 activity2021

    • 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

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In-vitro acetylation of SARS-CoV and SARS-CoV-2 nucleocapsid proteins by human PCAF and GCN52021

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Dai、Masuda Takeshi、Miki Ryosuke、Ohtsuki Sumio、Kuzuhara Takashi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 557 ページ: 273-279

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.173

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 脊椎手掌異形成型エーラス・ダンロス症候群患者iPS細胞の遺伝子修復による骨関連組織の再生医療研究2024

    • 著者名/発表者名
      庄司正樹、永渕楓華、由利優心、長瀬早咲、原貴史、吉開会美、福中彩子、藤谷与士夫、Heloisa G. dos Santos、深田俊幸、葛原隆
    • 学会等名
      第23回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] バクチオールは、PHBsおよびVDAC2が関わる機序によりインフルエンザウイルスの増殖を抑制する2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤雛子、庄司正樹、田中成枝、岡本理沙、江角朋之、増田豪、大槻純男、葛原隆
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨格筋分化における亜鉛輸送体ZIP13の関与の可能性:脊椎手掌異形成型エーラス・ダンロス症候群患者のiPS細胞を用いた検討2024

    • 著者名/発表者名
      長瀬早咲、庄司正樹、由利優心、大橋拓人、原貴史、吉開会美、福中彩子、藤谷与士夫、櫻井英俊、Heloisa G. dos Santos、深田俊幸、葛原隆
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] インフルエンザウイルスPAサブユニットにおける新規アセチル化リジン残基の検討2023

    • 著者名/発表者名
      畠山 大, 岡田 彩乃, 西川 恵理菜, 緒方 星陵, 増田 豪, 本淨 倫巳, 橋本 侑里香, 山西 麗, 大槻 純男, 篠原 康雄, 葛原 隆
    • 学会等名
      第70回日本ウイルス学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] バクチオールは、ミトコンドリアタンパク質であるPHBsおよびVDACsを標的とする。2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 正樹, 岡本 理沙, 田中 成枝, 増田 豪, 渡辺 珠汎, 江角 朋之, 大槻 純男, 葛原 隆
    • 学会等名
      第70回日本ウイルス学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ポビドンヨードを展着させた個人防護具(PPE)素材の抗インフルエンザ活性2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 正樹、市橋 健太、ノングラック スリウイライジャロエン、眞弓 陽香、守金 眞滋、鈴木 康夫、武田 收功、葛原 隆
    • 学会等名
      第62回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会中国四国支部学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] インフルエンザウイルスRNAポリメラーゼのPAサブユニットにおける新規アセチル化部位の生化学的検討2023

    • 著者名/発表者名
      畠山 大、岡田彩乃、西川恵理菜、本淨倫巳、緒方星陵、増田 豪、大槻純男、葛原 隆
    • 学会等名
      第36回インフルエンザ研究者交流の会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 新型コロナウイルスSARS-CoV-2のNタンパク質に対するアセチル化修飾2022

    • 著者名/発表者名
      三木 涼輔、畠山 大、増田 豪、村本 裕紀子、野田 岳志、大槻 純男、葛原 隆
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
  • [学会発表] SARS-CoV-2のNタンパク質に対するアセチル化修飾の発見とその標的リジン残基の同定2022

    • 著者名/発表者名
      畠山 大,三木涼輔,大窪彩慈,増田 豪,村本裕紀子,野田岳志,大槻純男,葛原 隆
    • 学会等名
      第69回日本ウイルス学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 新型コロナウイルスNタンパク質におけるアセチル化修飾2021

    • 著者名/発表者名
      畠山 大,増田 豪,三木 涼輔,大槻 純男,葛原 隆
    • 学会等名
      第34回インフルエンザ研究者交流の会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Preparation of recombinant PA endonuclease domain protein of influenza A virus and its application for glycobiology research. Methods Mol Biol., 2556, 69-782022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuzuhara
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      Humana, New York, NY
    • ISBN
      9781071626344
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab08/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://p.bunri-u.ac.jp/laboratory/lab/lab08/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab08/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://p.bunri-u.ac.jp/english/358/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab08/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab08/publication.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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