細胞内ウイルス防御系とウイルスの攻防

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: 24115004
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤田 尚志 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (10156870)
• 研究分担者: 高折 晃史 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20324626)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: ウイルス / ゲノム / 遺伝子 / 感染症 / 免疫学

研究実績の概要

多くのウイルス感染細胞ではストレス顆粒に類似したRNA/蛋白質凝集体の形成（antiviral stress granule: avSG）が誘導され、そこにウイルスRNAセンサーであるRIG-I like receptors (RLR)が招集されること、その結果、インターフェロン遺伝子活性化が強く促進されることを報告してきた。本年度は新たに、RLRであるMDA5のモノクローン抗体を作成した。この抗体は活性化型のMDA5を特異的に認識していると考えられた（投稿準備中）。また、Pumilio1, 2は翻訳制御に関わっている事で同定されたRNA結合タンパク質であるが、ウイルス感染時にRLRであるLGP2のウイルスRNA認識を促進する効果があること、avSGに局在することを明らかにした（論文発表済み）。ウイルス複製複合体、avSG、そしてRLRのシグナルを直接受容するIPS-1（ミトコンドリアに局在）の生細胞でのイメージングの系を立ち上げた。今後これらの時空間での動態を検討する計画である。

APOBEC3の機能解析：APOBEC3Bの遺伝子発現機能調節機構としてNFkB p65/p50ヘテロダイマーが重要であることを発見した。分解調節機構としてE3ユビキチンリガーゼRNF125およびSIAH1をAPOBEC3Bの分解を促進する候補因子として同定した。APOBEC3Bを高発現するB細胞株を多数同定し、細胞内で内在性APOBEC3Bのシチジン脱アミノ化活性を定量する系を確立した。
Vifの機能解析：HIV-1 VifによるAPOBEC3Gの分解を抑制するような新規低分子化合物を同定し、その詳細な機能を解析し、報告した。CBFβはMDM2依存性HIV-Vif分解に抑制的働くことで、その細胞内蛋白量を維持していることを明らかにした。

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

自然免疫、内因性免疫に関して新たな成果が得られつつあり、解析の実験系を立ち上げており、それらが稼働している。以上、総合的に大きな問題はなく進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

自然免疫　これまでにNewcastle病ウイルスについて、そのウイルス増殖を生細胞でモニターする系を確立した。また同様にストレス顆粒の構成タンパク質であるG3BPに蛍光標識をすることで生細胞でのモニターが可能になった。そこでウイルス感染後の生細胞でのウイルス増殖、ストレス応答の連続観察を行う。併せて固定細胞を経時的に調製し、そこでの遺伝子発現をFISH法によって解析する。新たに得られた活性化特異的な高MDA5抗体を用いて、MDA5が活性化される細胞内の場所を特定する。また生化学的な解析も行うことで、ウイルス感染細胞での時空間的なウイルス／宿主の攻防の解明を行う。

内因性免疫　APOBEC3の発現・分解調節機構として、引き続きAPOBEC3ファミリータンパクのプロモーター解析、翻訳後修飾としての内在性ユビキチン化調節機構を解析する。新たに確立したシチジン脱アミノ化酵素活性を定量する系を用いてAPOBEC3Bの酵素活性を阻害する薬剤のスクリーニングを行う。
Vifによる細胞周期停止のメカニズムとして、未同定の細胞内因子のユビキチン化が関与しているが、この因子のいくつかの候補分子につき解析中であり、これをさらに進めていく。また、VifはCBFβと優先的に結合することで本来の細胞内パートナーであるRUNXファミリーの転写活性に影響を及ぼすという報告があるが、このRUNX転写活性の調節による細胞周期停止機構を検証する。

研究成果

• [雑誌論文] Aicardi-Goutières syndrome is caused by IFIH1 mutations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Nakagawa, K., Abe, J., Awaya, T., Funabiki, M., Hijikata, A., Nishikomori, R., Funatsuka, M., Ohshima, Y., Sugawara, Y., Yasumi, T., Kato, H., Shirai, T., Ohara, O., Fujita, T., Heike, T.
  • 雑誌名: America Journal of Human Genetics 巻: 95 ページ: 121-125
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2014.06.007.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel function of human Pumilio proteins in cytoplasmic sensing of viral infection. (2014)
  • 著者名/発表者名: Narita R, Takahasi K, Murakami E, Hirano E, Yamamoto SP, Yoneyama M, Kato H, Fujita T
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 10 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1004417.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sensing viral invasion by RIG-I like receptors (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoo JS, Kato H, Fujita T
  • 雑誌名: Current Opinion in Microbiology 巻: 20 ページ: 131-138
  • DOI: 10.1016/j.mib.2014.05.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Antiviral innate immunity and stress granule responses (2014)
  • 著者名/発表者名: Onomoto K, Yoneyama M, Fung G, Kato H, Fujita T
  • 雑誌名: Trends in Immunology 巻: 35 ページ: 420-428
  • DOI: 10.1016/j.it.2014.07.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Autoimmunity caused by constitutive activation of cytoplasmic viral RNA sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Fujita T
  • 雑誌名: Cytokine & Growth Factor Reviews 巻: 25 ページ: 739-747
  • DOI: 10.1016/j.cytogfr.2014.08.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of Association between Intact/Deletion Polymorphisms of the APOBEC3B Gene and HIV-1 Risk. (2014)
  • 著者名/発表者名: Imahashi M, Izumi T, Watanabe D, Imamura J, Matsuoka K, Ode H, Masaoka T, Sato K, Kaneko N, Ichikawa S, Koyanagi Y, Takaori-Kondo A, Utsumi M, Yokomaku Y, Shirasaka T, Sugiura W, Iwatani Y, Naoe T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 ページ: 1-9
  • DOI: e92861, 2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Small molecules that inhibit Vif-induced degradation of APOBEC3G. (2014)
  • 著者名/発表者名: 2.Matsui M, Shindo K, Izumi T, Io K, Shinohara M, Komano J, Kobayashi M, Kadowaki N, Harris RS, Takaori-Kondo A
  • 雑誌名: Virology Journal 巻: 11 ページ: 122-129
  • DOI: 10.1186/1743-422X-11-122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Senescence-inducing stress promotes proteolysis of phosphoglycerate mutase via ubiquitin ligase Mdm2. (2014)
  • 著者名/発表者名: 3.Mikawa T, Maruyama T, Okamoto K, Nakagama H, Lleonart ME, Tsusaka T, Hori K, Murakami I, Izumi T, Takaori-Kondo A, Yokode M, Peters G, Beach D, Kondoh H
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 204 ページ: 729-745
  • DOI: 10.1083/jcb.201306149
  • 査読あり
• [雑誌論文] APOBEC3D and APOBEC3F Potently Promote HIV-1 Diversification and Evolution in Humanized Mouse Model. (2014)
  • 著者名/発表者名: 4.Sato K, Takeuchi JS, Misawa N, Izumi T, Kobayashi T, Kimura Y, Iwami S, Takaori-Kondo A, Hu WS, Aihara K, Ito M, An DS, Pathak VK, Koyanagi Y
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 10 ページ: 1-15
  • DOI: e1004453, 2014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Innate immune responses against Hepatitis B Virus in ES2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wan-Ling Yao, Yuuki Kaname, Sotaro Ikeda, Hiroki Kato, Takashi Fujita
  • 学会等名: The 11th JSH Single Topic Conference
  • 発表場所: Hiroshima
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] Antiviral innate immunity in health and disease (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita T
  • 学会等名: NIH-Japan-JSPS Symposium-Highlights from the frontier of biomedical science from NIH and Japan
  • 発表場所: Bethesda
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] Dysregulation of MDA5-dependent signaling causes autoimmune disorder (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita T
  • 学会等名: 2014 International Conference on Infectious Disease and Cancer
  • 発表場所: Kaohsiung
  • 年月日: 2014-10-18 – 2014-10-19
  • 招待講演
• [学会発表] Dysregulation of MDA5-dependent signaling causes autoimmune disorder (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita T
  • 学会等名: NHRI/IBMS Joint International Conference on Inflammation & Disease
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of antiviral innate immunity by RIG-I-Like Receptors (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita, T
  • 学会等名: EMBO Workshop Human RNA Viruses
  • 発表場所: Istanbul
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] A Novel Function of Human Pumilio Proteins in Cytoplasmic Sensing of Viral Infection (2014)
  • 著者名/発表者名: Narita, R., Takahasi, K., Yoneyama, M. and Fujita, T
  • 学会等名: The 13th Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] Innate Immune Responses Against Hepatitis B Virus in ES2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yao, W-L., Kaname, Y., Ikeda, S., Kato, H. and Fujita, T.
  • 学会等名: International Meeting on Molecular Mechanism of Hepatitis B Viruses
  • 発表場所: UCLA
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [学会発表] Blocking innate immune responses enhanced HBV replication (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita T
  • 学会等名: 2014 TASL-Japan Hepatitis B Workshop 2014
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2014-04-18 – 2014-04-20
  • 招待講演