プラス鎖ＲＮＡウイルスの複製におけるウイルスと宿主の攻防

2014 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: 24115003
• 研究機関: 国立感染症研究所
• 研究代表者: 脇田 隆字 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 部長 (40280789)
• 研究分担者: 竹安 邦夫 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40135695)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: プラス鎖RNAウイルス / HCV / 宿主 / 原子間力顕微鏡

研究実績の概要

プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、そのメカニズムについては不明である。研究代表者脇田はHCVの複製の場である膜小胞(DMV)形成のメカニズムと、HCVRNA翻訳とHCVRNA合成の調整メカニズムについて検討した。NS4B結合膜タンパクとしてPREBを見出した。PREBはCOPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクである。レプリコン細胞内でPREBはNS4Bと結合し、さらに新規産生HCVRNAと共局在した。また、PREBはNS4Bと結合して界面活性剤不溶性分画(DRM)に移行する。HCV複製複合体はDRMに存在する。PREBはHCV複製複合体を含むDMV形成に重要な役割を果たしていると考えられた。竹安分担者は原子間力顕微鏡AFMの技術により各種感染体のゲノム構造と動態を“まるごと”みて明らかにし、感染体ゲノム構造とその発現場としての真核細胞クロマチン／核内構造との相互作用を明らかにすることを目的としている。C型肝炎ウイルスは1本鎖RNAをゲノムとしており、そのゲノムを可視化するために「1本鎖RNAを如何に基板（通常は劈開した雲母片）上に吸着させ」、さらに「1本鎖RNAの本来の高次構造を如何に保つか」といった技術的な課題を解決し、「9Kbの1本鎖HCV RNAの構造解析」を行った。1本鎖RNA （Poly(A)-RNA、18SrRNA、28SrRNA、9kb-HCV genome RNA）は分子内でワトソン・クリック型塩基対を形成し、多くの複雑なループ構造をとるため、RNAの全長を計測することはできない。一方、AFM解析で求めた体積は塩基長に比例することから、「体積測定がRNAを特定する」また「特定の分子内ループの存在はAFM画像から検出できる」ことが分かった。

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

HCVNS4B結合膜タンパクとしてPREBを見出した。HCV感染に伴いin vitroおよびin vivoでPREB発現の増加を認めた。PREBはHCV複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしているものと考えられ、HCVの診断や治療の標的として期待できる。また、原子間力顕微鏡を用いた解析ではRNA分子の体積は塩基長に比例することから、「体積測定がRNAを特定する」また「特定の分子内ループの存在はAFM画像から検出できる」ことが分かった。

今後の研究の推進方策

HCV複製複合体を含む膜小胞の形成・維持機構について詳細に明らかにしていく。また、今後は感染体ゲノム-タンパク質複合体のナノメートルレベルの構造および感染体ゲノムの細胞内動態について領域内研究者と積極的に共同研究を進めたい。

研究成果

• [雑誌論文] miR-122 Stimulates Hepatitis C Virus RNA Synthesis by Altering the Balance of Viral RNAs Engaged in Replication versus Translation (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki T, Arend KC, Li Y, Yamane D, McGivern DR, Kato T, Wakita T, Moorman NJ, Lemon SM
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 17(2) ページ: 217-228
  • DOI: 10.1016/j.chom.2014.12.014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeting Cellular Squalene Synthase, an Enzyme Essential for Cholesterol Biosynthesis, Is a Potential Antiviral Strategy against Hepatitis C Virus (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Shirasago Y, Suzuki T, Aizaki H, Hanada K, Wakita T, Nishijima M, Fukasawa M
  • 雑誌名: J Virol 巻: 89(4) ページ: 2220-32
  • DOI: 10.1128/JVI.03385-14.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmembrane serine protease TMPRSS2 activates hepatitis C virus infection. (2015)
  • 著者名/発表者名: Esumi M, Ishibashi M, Yamaguchi H, Nakajima S, Tai Y, Kikuta S, Sugitani M, Takayama T, Tahara M, Takeda M, Wakita T
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 61(2) ページ: 438-47
  • DOI: 10.1002/hep.27426.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing in vivo dynamics of mitochondria and cortical actin networks using high-speed atomic force/fluorescence microscopy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Sakai N, Uekusa Y, Deguchi K, Gilmore JL, Kumeta M, Ito S, Takeyasu K
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20(2) ページ: 85-94.
  • DOI: 10.1111/gtc.12204.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Amphipathic α-Helices in Apolipoproteins Are Crucial to the Formation of Infectious Hepatitis C Virus Particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara T, Wada M, Nakamura S, Ono C, Shiokawa M, Yamamoto S, Motomura T, Okamoto T, Okuzaki D, Yamamoto M, Saito I, Wakita T, Koike K, Matsuura Y
  • 雑誌名: PLoS Pathog 巻: 10(12) ページ: e1004534.
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1004534.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Alternative endocytosis pathway for productive entry of hepatitis C virus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuda M, Suzuki R, Kataoka C, Watashi K, Aizaki H, Kato N, Matsuura Y, Suzuki T, Wakita T
  • 雑誌名: J Gen Virol. 巻: 95(Pt 12) ページ: 2658-67
  • DOI: 10.1099/vir.0.068528-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of hepatitis C virus genotype 3a cell culture system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kim S, Date T, Yokokawa H, Kono T, Aizaki H, Maurel P, Gondeau C, Wakita T.
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 60(6) ページ: 1838-50
  • DOI: 10.1002/hep.27197.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cyclophilin Inhibitors Reduce Phosphorylation of RNA-dependent Protein Kinase to Restore Expression of IFN-stimulated Genes in HCV-infected Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Daito T, Watashi K, Sluder A, Ohashi H, Nakajima S, Borroto-Esoda K, Fujita T, Wakita T.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 147(2) ページ: 463-72.
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2014.04.035.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of Hepatitis C Virus NS5A Hyperphosphorylation Mediated by Casein Kinase I-α in Infectious Virus Production. (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki T, Matsunaga S, Takahashi H, Nakashima K, Kimura Y, Ito M, Matsuda M, Murayama A, Kato T, Hirano H, Endo Y, Lemon SM, Wakita T, Sawasaki T, Suzuki T
  • 雑誌名: J Virol 巻: 88(13) ページ: 7541-55.
  • DOI: 10.1128/JVI.03170-13.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel permissive cell lines for complete propagation of hepatitis C virus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa M, Fukuhara T, Ono C, Yamamoto S, Okamoto T, Watanabe N, Wakita T, Matsuura Y.
  • 雑誌名: J Virol. 巻: 88(10) ページ: 5578-94.
  • DOI: 10.1128/JVI.03839-13.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural mechanism of nuclear transport mediated by importin β and flexible amphiphilic proteins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura SH, Kumeta M, Takeyasu K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 22(12) ページ: 1699-710
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.10.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct analysis of Holliday junction resolving enzyme in a DNA origami nanostructure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Endo M, Canas C, Ayora S, Alonso JC, Sugiyama H, Takeyasu K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 2(11) ページ: 7421-28
  • DOI: 10.1093/nar/gku320.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanoimaging of ssRNA: Genome architecture of the Hepatitis C virus revealed by atomic force microscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Gilmore JL, Aizaki H, Yoshida A, Deguchi K, Kumeta M, Junghof J, Wakita T, Takeyasu K.
  • 雑誌名: J. Nanomed. Nanotechol. 巻: S5 ページ: 010.
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Caprice/MISP is a novel F-actin bundling protein critical for actin-based cytoskeletal reorganizations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumeta M, Gilmore JL, Umeshima H, Ishikawa M, Kitajiri SI, Horigome T, Kengaku M, Takeyasu K.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 19(4) ページ: 338-49
  • DOI: 10.1111/gtc.12131.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Probing in vivo dynfamics of mitochondria and cortical actin networks using high-speed atomic force/fluorescence microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeyasu K, Yoshida A, Sakai N, Uekusa Y, Deguchi K, Gilmore JL, Kumeta M, Ito S.
  • 学会等名: The 2014 American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-10
• [学会発表] Prolactin regulatory element binding protein is involved in hepatitis C virus replication by interacting with NS4B (2014)
  • 著者名/発表者名: Lingbao Kong、青柳春代、松田麻未、藤本陽、渡士幸一、鈴木亮介、山越智、堂前直、鈴木健裕、鈴木哲朗、脇田隆字、相崎英樹
  • 学会等名: 第62回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] Regulation of viral lifecycle in hepatitis C virus infection. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakita T, Kong L, Aizaki H
  • 学会等名: Dynamic interplay between viruses and their hosts,
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Cell culture models of hepatitis C virus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakita T
  • 学会等名: 21st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Banff (Canada)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Maintenance of HCV infectivity by down-regulating hepatic lipase expression (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto A, Aizaki H, Matsuda M, Watanabe N, Watashi K, Suzuki R, Suzuki T, Wakita T
  • 学会等名: 21st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Banff (Canada)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] NS5A-associated membrane protein, embryonic lethal, abnormal vision, drosophila-like 1, regulates hepatitis C virus RNA synthesis and translation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto K, Fujimoto A, Watashi K, Suzuki R, Yamagoe S, Moriya K, Yotsuyanagi H, Koike K, Suzuki T, Wakita T, Aizaki H
  • 学会等名: 21st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Banff (Canada)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] Construction of novel infectious genotype 2b culture system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hmwe SS, Suda G, Sakamoto N, Imamura M, Hiraga N, Chayama K, Aizaki H, Wakita T.
  • 学会等名: Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Banff (Canada)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] グリチルリチンによる抗C型肝炎ウイルス作用 - phospholipase A2およびAutophagyによるHCV分泌過程の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳東代、相崎英樹、松本喜弘、鈴木亮介、渡士幸一、市野瀬志津子、松浦知和、鈴木哲朗、和氣健二郎、脇田隆字
  • 学会等名: 第50回日本肝臓学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30