マイナス鎖ＲＮＡウイルスの複製におけるウイルスと宿主の攻防

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: ウイルス感染現象における宿主細胞コンピテンシーの分子基盤
• 研究課題/領域番号: 24115002
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 永田 恭介 筑波大学, 学長 (40180492)
• 研究分担者: 朴 三用 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (20291932)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: ウイルス / 宿主因子 / ゲノム複製 / 転写 / インフルエンザウイルス / RNA依存性RNAポリメラーゼ / 分子生物学 / 構造生物学

研究概要

本研究の目的は、インフルエンザウイルスゲノムの機能制御に関わる宿主因子を同定し、それらの機能と分子構造を明らかにする。その上で、ウイルスの増殖と宿主生理機能の間で起こる宿主因子の奪い合いのメカニズムを明らかにすることである。
新規に複製されたウイルスゲノムは、ウイルスタンパク質NPと結合してribonucleoprotein （RNP）複合体を形成する。これまで我々は、試験管内ゲノム複製系の再構成と解体により、この過程を促進する宿主因子として、スプライシングに関わる因子であるUAP56を同定した。UAP56はNPのN末端部位（20 a.a.）と結合し、ウイルスゲノム複製と協調してNPを新規合成鎖上に配置することを明らかにした。この部位は、Importin alphaの結合部位とオーバーラップしており、核移行したNPの核内でのレセプターとしてUAP56が機能することが推測され、UAP56－NP複合体およびImportin alpha－NP複合体の構造解析を進めているところである。
これまで、ウイルスRNP複合体に結合する宿主因子としてYB-1を同定した。YB-1は、DNA/RNA結合タンパク質であり、転写因子として機能すること、および宿主mRNP複合体の主要構成因子とであることが報告されている。感染に応答して、核内でウイルスRNP複合体と結合したYB-1は、感染後期に移行すると複製されたウイルスRNP複合体と共に核外輸送され、細胞質で微小管合成中心（Microtubule organizing center; MTOC）に集積することが明らかになった。また、超解像顕微鏡で観察したところ、YB-1は中心体の構成因子として、中心小体の周囲でプロペラ様の局在を示すことも明らかにした。現在、中心体上でのYB-1の機能について解析中である。

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

我々が独自に同定した宿主因子とウイルス因子の相互作用機構の解析を進め、順調な結果が得られている。また、ウイルス感染に応答して、中心体の構成因子が変化していることが明らかになり、その生理的意義を解明中である。

今後の研究の推進方策

今後は、精製したUAP56－NP複合体およびImportin alpha－NP複合体の結晶構造解析を行い、さらに詳細な分子メカニズムを明らかにする。NPのUAP56およびImportin alphaの結合ドメインは天然変性状態であり、これらの宿主因子と結合することで一定の構造を形成すると推測される。（１）変性領域を介して、どのようにターゲット分子が認識されるのか、（２）変性領域がどのように立体構造を形成するのか、など、構造生物学的にも重要な知見が得られると考えられる。また、中心体でのYB-1の詳細な機能解析を進め、インフルエンザウイルス感染が宿主生理機能に及ぼす影響を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Long Noncoding RNA NEAT1-Dependent SFPQ Relocation from Promoter Region to Paraspeckle Mediates IL8 Expression upon Immune Stimuli. (2014)
  • 著者名/発表者名: Imamura K, Imamachi N, Akizuki G, Kumakura M, Kawaguchi A, Nagata K, Kato A, Kawaguchi Y, Sato H, Yoneda M, Kai C, Yada T, Suzuki Y, Yamada T, Ozawa T, Kaneki K, Inoue T, Kobayashi M, Kodama T, Wada Y, Sekimizu K, Akimitsu N.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 53 ページ: 393-406
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.01.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of the N-terminal portion of influenza virus RNA polymerase subunit PB1 in nucleotide recognition. (2014)
  • 著者名/発表者名: Binh NT, Wakai C, Kawaguchi A, Nagata K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 443 ページ: 975-979
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.071.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upstream binding factor-dependent and pre-rRNA transcription-independent association of pre-rRNA processing factors with rRNA gene. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueshima S, Nagata K, Okuwaki M.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 443(1) ページ: 22-27
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.11.039.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsically disordered regions of nucleophosmin/B23 regulate its RNA binding activity through their inter- and intra-molecular association. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisaoka M, Nagata K, Okuwaki M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 42(2) ページ: 1180-1195
  • DOI: 10.1093/nar/gkt897.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The N-terminal region of influenza virus polymerase PB1 adjacent to the PA binding site is involved in replication but not transcription of the viral genome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Binh NT, Wakai C, Kawaguchi A, Nagata K.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 4 ページ: 398
  • DOI: 10.3389/fmicb.013.00398.
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA replication-dependent binding of CTCF plays a critical role in adenovirus genome functions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T, Sekiya T, Nagata K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2187
  • DOI: 10.1038/srep02187.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anti-influenza virus activity of Ginkgo biloba leaf extracts. (2013)
  • 著者名/発表者名: Haruyama T, Nagata K.
  • 雑誌名: Journal of Natural Medicine 巻: 67(3) ページ: 636-642
  • DOI: 10.1007/s11418-012-0725-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a novel and unique transcription factor in the intraerythrocytic stage of Plasmodium falciparum. (2013)
  • 著者名/発表者名: Komaki-Yasuda K, Okuwaki M, Nagata K, Kawazu S, Kano S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(9) ページ: e74701
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0074701.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antagonistic activities of the immunomodulator and PP2A-activating drug FTY720 (Fingolimod, Gilenya) in Jak2-driven hematologic malignancies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Oaks JJ, Santhanam R, Walker CJ, Roof S, Harb JG, Ferenchak G, Eisfeld AK, Van Brocklyn JR, Briesewitz R, Saddoughi SA, Nagata K, Bittman R, Caligiuri MA, Abdel-Wahab O, Levine R, Arlinghaus RB, Quintas-Cardama A, Goldman JM, Apperley J, Reid A, Milojkovic D, Ziolo MT, Marcucci G, Ogretmen B, Neviani P, Perrotti D.
  • 雑誌名: Blood 巻: 122(11) ページ: 1923-1934
  • DOI: 10.1182/blood-2013-03-492181.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of an Escherichia coli-selected mutant of the nuclease domain of the metallonuclease colicin E7. (2013)
  • 著者名/発表者名: 10) Czene A, Tóth E, Gyurcsik B, Otten H, Poulsen JC, Lo Leggio L, Larsen S, Christensen HE, Nagata K.
  • 雑誌名: Acta Crystallography Section F Structural Biology and Crystalization Communications 巻: 69 ページ: 551-554
  • DOI: 10.1107/S1744309113008233.
  • 査読あり
• [学会発表] rRNA遺伝子の種特異的転写機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村野健作、永田恭介
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] ポリコーム複合体因子であるEZH2はインフルエンザウイルスタンパク質M1およびインフルエンザウイルスゲノムの核外輸送を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅賀正充、川口敦史、永田恭介
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] M期リン酸化によるCTCFのDNA結合活性制御の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関屋健史、村野健作、永田恭介
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] インフルエンザポリメラーゼ遺伝子間の適合性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田芳美、川口敦史、永田恭介
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] インフルエンザウイルスゲノムの細胞内輸送機構におけるNS1の新規機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長利卓、川口敦史、永田恭介
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] インフルエンザウイルス増殖にかかわる細胞骨格関連因子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊倉充子、永田恭介
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] インフルエンザウイルスにおけるNA非依存的cell-to-cell感染機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森幸太郎、春山貴弘、永田恭介
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] インフルエンザウイルス感染に応答した宿主因子YB-1による中心体の機能制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川口敦史、永田恭介
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] Host factor-dependent RNA replication of the influenza virus genome. (2013)
  • 著者名/発表者名: 永田恭介
  • 学会等名: The 12th Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 20130910-20130913
  • 招待講演
• [学会発表] Tamiflu resistant cell-to-cell transmission of cell associated influenza virus (2013)
  • 著者名/発表者名: 森幸太郎、春山貴弘、永田恭介
  • 学会等名: The 12th Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 20130910-20130913
• [学会発表] インフルエンザウイルスゲノムの機能発現機構と創薬展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永田恭介
  • 学会等名: 第66回日本細菌学会九州支部総会・第50回日本ウイルス学会九州支部総会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 20130906-20130907
  • 招待講演
• [学会発表] ウイルスポリメラーゼによって規定されるトリインフルエンザウイルスの哺乳類細胞への適応機構
  • 著者名/発表者名: 原田芳美、 川口敦史、 永田恭介
  • 学会等名: 日本生化学会関東支部例会
  • 発表場所: 甲府
• [学会発表] インフルエンザウイルスゲノムの複製機構に基盤をおいた創薬
  • 著者名/発表者名: 永田恭介
  • 学会等名: 第42回ヒューマンサイエンス総合研究セミナー
  • 発表場所: 東京