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

2015 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, その他部局等, その他 (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、その形成メカニズムについては不明である。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてprolactin regulatory element binding protein (PREB)およびSurfeit 4 (SURF4)を見出した。PREBはSec12とも呼ばれ、COPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られている。HCV感染に伴いin vitroおよびin vivoでPREB発現の増加を認め、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た。今年度はCOPIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られているSURF4に注目し解析を進めた。SURF4はHCV複製の場と考えられている界面活性剤不溶性分画に存在して、プラス鎖RNAウイルスの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、その診断や治療の標的として期待できる。竹安分担者は感染体ゲノム-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解析を担当した。1kb以上のRNA分子の構造解析は技術的にこれまで困難だったが、1本鎖RNAを基板（通常は劈開した雲母片）上に吸着させ、1本鎖RNAの本来の高次構造を保つことによりHCV RNAの構造解析をおこなった。MATLAB-basedデータプロセッシングアルゴリズムにより画像からのデータを解析した。この解析法によりRNA分子のドメイン構造解析が可能となった。

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

今年度の研究によりHCVのNS4Bに結合するSurf4を解析した。これによりERとゴルジ装置間のベジクル輸送を担当するCOPIとCOPIIに関与する分子がHCVの複製に関与留守事が明らかとなった。HCVなどのRNAウイルスが膜構造を変化させて利用するメカニズムが順調に解明されてきている。また原子間力顕微鏡を用いた解析ではHCV RNAの解析から大きなRNA分子の解析アルゴリズムを構築できている。

今後の研究の推進方策

28年度は最終年度であるのでHCV感染細胞における膜構造の変化機構に関して最終的な結論を得たい。また、構築した構造解析アルゴリズムを活用して感染体ゲノム-蛋白質複合体の構造解析を領域内研究者と共同研究を進行させる。

研究成果

• [雑誌論文] Prolactin regulatory element binding protein is involved in hepatitis C virus replication compartment by interacting with NS4B (2016)
  • 著者名/発表者名: Kong L, Fujimoto A, Nakamura M, Aoyagi H, Matsuda M, Watashi K, Suzuki R, Arita M, Yamagoe S, Dohmae N, Suzuki T, Sakamaki Y, Ichinose S, Suzuki T, Wakita T, Aizaki H
  • 雑誌名: J Virol 巻: 590(6) ページ: 3093-111
  • DOI: 10.1128/JVI.01540-15
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of the 3' Untranslated Region in Encapsidation of the Hepatitis C Virus (2016)
  • 著者名/発表者名: Shi G, Ando T, Suzuki R, Matsuda M, Nakashima K, Ito M, Omatsu T, Oba M, Ochiai H, Kato T, Mizutani T, Sawasaki T, Wakita T, Suzuki T.
  • 雑誌名: PLoS Pathog 巻: 12(2) ページ: e1005441
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005441
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-domain Intrabodies against HCV Core Inhibit Viral Propagation and Core-induced NF-κB Activation (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki R, Saito K, Matsuda M, Sato M, Kanegae Y, Shi G, Watashi K, Aizaki H, Chiba J, Saito I, Wakita T, Suzuki T
  • 雑誌名: J Gen Virol 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000423
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Amino Acid Polymorphisms in Hepatitis C Virus Core Affect Infectious Virus Production and Major Histocompatibility Complex Class I Molecule Expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Tasaka-Fujita M, Sugiyama N, Kang W, Masaski T, Murayama A, Yamada N, Sugiyama R, Tsukuda S, Watashi K, Asahina Y, Sakamoto N, Wakita T, Shin EC, Kato T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 ページ: 13994
  • DOI: 10.1038/srep13994
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monoclonal Antibodies against Extracellular Domains of Claudin-1 Block Hepatitis C Virus Infection in A Mouse Model (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukasawa M, Nagase S, Shirasago Y, Iida M, Yamashita M, Endo K, Yagi K, Suzuki T, Wakita T, Hanada K, Kuniyasu H, Kondoh M
  • 雑誌名: J Virol 巻: 89(9) ページ: 4866-79
  • DOI: 10.1128/JVI.03676-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptional Repressor TrmBL2 from Thermococcus kodakarensis Forms Filamentous Nucleoprotein Structures and Competes with Histones for DNA Binding in a Salt- and DNA Supercoiling-dependent Manner (2015)
  • 著者名/発表者名: Efremov AK, Qu Y, Maruyama H, Lim CJ, Takeyasu K, Yan J
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 290(25) ページ: 15770-84
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.626705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of nuclear proteins and nucleic acid structures using atomic force microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Gilmore JL, Yoshida A, Takahashi H, Deguchi K, Kobori T, Louvet E, Kumeta M, Yoshimura SH, Takeyasu K
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1262 ページ: 119-53
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2253-6_8
• [学会発表] Virology of Hepatitis B and C viruses (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaji Wakita
  • 学会等名: APASL 2016, 25th Conference of the Asian Pacific Association for the Study of the Liver
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2016-02-20 – 2016-02-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] HCV Biology in the future: Molecular mechanisms of HCV membrane replication complex formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • 学会等名: APASL 2016, 25th Conference of the Asian Pacific Association for the Study of the Liver
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2016-02-20 – 2016-02-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of hepatitis C virus membrane replication complex formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • 学会等名: Chinese HCV meeting
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2016-01-07 – 2016-01-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Surfeit 4 is involved in HCV replication by interacting with NS4B (2015)
  • 著者名/発表者名: Lingbao Kong, Haruyo Aoyagi, Mami Matsuda, Akira Fujimoto, Koichi Watashi, Ryosuke Suzuki, Satoshi Yamagoe, Naoshi Dohmae, Takehiro Suzuki, Yuriko Sakamaki, Shizuko Ichinose, Tetsuro Suzuki, Takaji Wakita, Hideki Aizaki
  • 学会等名: 第63回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-11-22 – 2015-11-24
• [学会発表] Molecular mechanisms of hepatitis C virus membrane replication complex formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaji Wakita, Lingbao Kong, Hideki Aizaki
  • 学会等名: 13th IGAKUKEN International Symposium on ”Molecular Basis of Viral Disease”
  • 発表場所: 東京都医学総合研究所
  • 年月日: 2015-11-20 – 2015-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Prolactin regulatory element binding protein promotes the formation of hepatitis C virus membranous replication compartment by interacting with NS4B (2015)
  • 著者名/発表者名: Lingbao Kong, Akira Fujimoto, Haruyo Aoyagi, Mami Matsuda, Koichi Watashi, Ryosuke Suzuki, Satoshi Yamagoe, Naoshi Dohmae, Takehiro Suzuki, Tetsuro Suzuki, Takaji Wakita, Hideki Aizaki
  • 学会等名: 22st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2015-10-09 – 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of E1(282-311) region as potential target for vaccine development (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Watanabe, Tomoko Date, Hussein Aly Hassan, Hideki Aizaki, Takaji Wakita
  • 学会等名: 22st International Symposium on Hepatitis C Virus and Related Viruses
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2015-10-09 – 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] C型肝炎ウイルスの増殖機構と増殖系の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇田隆字
  • 学会等名: 第80回日本インターフェロン・サイトカイン学会大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-07-17 – 2015-07-18
  • 招待講演
• [備考] 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
  • URL: http://www.md.tsukuba.ac.jp/basic-med/infcompetence/