システムウイルス学的手法によるウイルスと宿主の共進化・進化的軍拡競争の原理の解明

• 研究領域: ネオウイルス学：生命源流から超個体、そしてエコ・スフィアーへ
• 研究課題/領域番号: 17H05813
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学 (2018); 京都大学 (2017)
• 研究代表者: 佐藤 佳 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (10593684)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: システムウイルス学 / 進化的軍拡競争 / レンチウイルス / 共進化 / ネオウイルス学

研究実績の概要

計画1a：ゴリラ免疫不全ウイルス（SIVgor）の適応進化原理の解明
SIVgorは、チンパンジー免疫不全ウイルス（SIVcpz）がゴリラに種間伝播することで誕生したと考えられている。霊長類は、レンチウイルスの感染を阻害するために、A3Gという遺伝子をコードしている。一方、レンチウイルスは、Vifという遺伝子を進化的に獲得し、宿主のA3Gを拮抗阻害することで、その感染を成立させる。本研究では、SIVcpz Vifが16番目のアミノ酸に変異を獲得することで、ゴリラA3Gを拮抗阻害する機能を獲得したことを明らかにした。
計画1b：ネコ免疫不全ウイルスとネコ科動物の進化的軍拡競争の分子メカニズムの解明
北米大陸には、ピューマレンチウイルス（PLV）というレンチウイルスが存在し、系統学的にA型とB型に分類される。PLV-Aはピューマとボブキャット両者に感染していることが確認されているが、PLV-Bはピューマにのみ感染している。本研究では、ボブキャットA3Z3が、PLV-B Vifに対して抵抗性を有することを明らかにした。
計画2：ヒト集団におけるHIVの適応進化原理の実験的検証
HIVは出芽の際に、Gagタンパク質に存在するふたつのモチーフ（PTAPモチーフとYPXnLモチーフ）を用いる。PTAPは、細胞のタンパク質であるTSG101を、YPXnL、細胞のタンパク質ALIXをそれぞれハイジャックすることで出芽する。公共データベースを用いた分子系統学的解析から、日本を含む先進国で流行するサブタイプBのウイルスはYPXnLモチーフを有するのに対し、主にアフリカで流行するサブタイプCのウイルスはこのモチーフを有さないことを明らかにした。さらに、実験ウイルス学的に検証を行った結果、YPXnLモチーフとALIXの結合が、ウイルスの出芽および複製・増殖に重要であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative description of the expression profile of interferon-stimulated genes in multiple cell lineages targeted by HIV-1 infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Aso, Jumpei Ito, Yoshio Koyanagi & Kei Sato
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 10 ページ: 429-429
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.00429
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] New World feline APOBEC3 potently controls inter-genus lentiviral transmission (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoriyuki Konno, Shumpei Nagaoka, Izumi Kimura, Keisuke Yamamoto, Yumiko Kagawa, Ryuichi Kumata, Hirofumi Aso, Mahoko Takahashi Ueda, So Nakagawa, Tomoko Kobayashi, Yoshio Koyanagi, Kei Sato
  • 雑誌名: Retrovirology 巻: 15 号: 1 ページ: 31-31
  • DOI: 10.1186/s12977-018-0414-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Type I interferon responses by HIV-1 infection: association with disease progression and control (2018)
  • 著者名/発表者名: Andrew Soper, Izumi Kimura, Shumpei Nagaoka, Yoriyuki Konno, Keisuke Yamamoto, Yoshio Koyanagi & Kei Sato*. (*Correspondence)
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 8 ページ: 1823-1823
  • DOI: 10.3389/fimmu.2017.01823
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental adaptive evolution of simian immunodeficiency virus SIVcpz to pandemic human immunodeficiency virus type 1 using a humanized mouse model (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Sato*, Naoko Misawa, Junko S Takeuchi, Tomoko Kobayashi, Taisuke Izumi, Hirofumi Aso, Shumpei Nagaoka, Keisuke Yamamoto, Izumi Kimura, Yoriyuki Konno, Yusuke Nakano & Yoshio Koyanagi. (*Correspondence)
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 92 号: 4
  • DOI: 10.1128/jvi.01905-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different effects of two mutations on the infectivity of Ebola virus glycoprotein in nine mammalian species (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurosaki, Y., Ueda, M.T., Nakano, Y., Yasuda, J., Koyanagi, Y., Sato, K. and Nakagawa, S.
  • 雑誌名: Journal of General Virology 巻: 99(2) 号: 2 ページ: 181-186
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000999
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Various plus unique: Viral protein U as a plurifunctional protein for HIV-1 replication (2017)
  • 著者名/発表者名: Soper A, Juarez-Fernandez G, Aso H, Moriwaki M, Yamada E, Nakano Y, Koyanagi Y, Sato K.
  • 雑誌名: Exp Biol Med 巻: 242 号: 8 ページ: 850-858
  • DOI: 10.1177/1535370217697384
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feline immunodeficiency virus evolutionarily acquires two proteins, Vif and protease, capable of antagonizing feline APOBEC3. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa R, Takeuchi J, Yamada E, Nakano Y, Misawa N, Kimura Y, Ren F, Miyazawa T, Koyanagi Y, Sato K.
  • 雑誌名: J Virol 巻: JVI.00250-17 号: 11
  • DOI: 10.1128/jvi.00250-17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HIV-1 competition experiments in humanized mice show that APOBEC3H imposes selective pressure and promotes virus adaptation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakano, Naoko Misawa, Guillermo Juarez-Fernandez, Miyu Moriwaki, Shinji Nakaoka, Takaaki Funo, Eri Yamada, Andrew Soper, Rokusuke Yoshikawa, Diako Ebrahimi, Yuuya Tachiki, Shingo Iwami, Reuben S. Harris, Yoshio Koyanagi & Kei Sato
  • 雑誌名: PLOS Pathogens 巻: 13 号: 5 ページ: 31-31
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006348
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamics and mechanisms of clonal expansion of HIV-1-infected cells in a humanized mouse model (2017)
  • 著者名/発表者名: Satou Yorifumi、Katsuya Hiroo、Fukuda Asami、Misawa Naoko、Ito Jumpei、Uchiyama Yoshikazu、Miyazato Paola、Islam Saiful、Fassati Ariberto、Melamed Anat、Bangham Charles R. M.、Koyanagi Yoshio、Sato Kei
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 6913-6913
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07307-4
  • NAID: 120006364095
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Broad-spectrum antiviral agents: secreted phospholipase A2 targets viral envelope lipid bilayers derived from the endoplasmic reticulum membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: Ming Chen, Chie Aoki-Utsubo, Masanori Kameoka, Lin Deng, Yutaka Terada, Wataru Kamitani, Kei Sato, Yoshio Koyanagi, Makoto Hijikata, Keiko Shindo, Takeshi Noda, Michinori Kohara & Hak Hotta.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 15931-15931
  • DOI: 10.1038/s41598-017-16130-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human-specific adaptations in Vpu conferring anti-tetherin activity are critical for efficient early HIV-1 replication in vivo. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eri Yamada, Shinji Nakaoka, Lukas Klein, Elisabeth Reith, Simon Langer, Kristina Hopfensperger, Shingo Iwami, Gideon Schreiber, Frank Kirchhoff, Yoshio Koyanagi, Daniel Sauter & Kei Sato
  • 雑誌名: Cell Host & Microbe 巻: 23 号: 1 ページ: 110-120
  • DOI: 10.1016/j.chom.2017.12.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著