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2013 年度 実績報告書

ウイルスー宿主攻防の数理科学解析

計画研究

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 24115008
研究機関総合研究大学院大学

研究代表者

佐々木 顕  総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (90211937)

研究分担者 小柳 義夫  京都大学, ウイルス研究所, 教授 (80215417)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワードウイルス / 免疫 / 数理モデル / 感染過程 / 共進化
研究概要

・ヒトの対レトロウイルス防御タンパク質であるAPOBECK3Gと、それに対するHIVの抵抗タンパク質Vifの共進化動態がウイルス突然変異率とVif/A3G発現量の共進化サイクルをもたらすことを理論的に示した(ESMTB 2014, Gothenberg)
・季節性インフルエンザの新系統について、出現時期と流行時期が1年遅れることが期待されることを理論的に明らかにした(J Theor Biol. 239:32-38, 2013)
・新型インフルエンザなどの首都圏交通ネットワーク上での流行確率が、最初の感染者の居住地と勤務地の集団サイズでほぼ決まることなどを解明した(PLOS ONE, in press)
・エンテロウイルス71の感染細胞の半減期(Log2/a)、ウイルスのバーストサイズ(k/a、1個の感染細胞が生存する間に放出するウイルス粒子数)、基本再生産数(R0 = βkq/ar、一つの感染細胞から次に新たに感染 細胞となるその数)を表出するモデルを構築した(J Virol. 87:701-705, 2013)
・HIV-1感染ヒト化マウスのウイルス学的時系列解析より、急性感染期においては制御性T細胞(Treg)がHIV-1の主たる増殖の場となっていること、ウイルスアクセサリ蛋白質であるVprはその細胞周期G2/M期停止とアポトーシス誘導作用によりTregへの感染とその枯渇を促進する役割を担っていることがわかった(PLoS Pathog, 10.1371, 2013)
・HIVを抑制する宿主因子であるAPOBEC3GのHIV-1制御のなかでC-to-U mutationによるものは99.3%も達するが、 同じHIVを抑制する宿主因子であるAPOBEC3FのC-to-U mutation活性以 外よる抑制は30.2%もあることがそれぞれの変異体のデータを基にBliss independence解析モデルを用いた数理解析手法よりわかった(J Virol. 88:5881-5887, 2014)

現在までの達成度 (区分)
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

・SIV/HIVとヒトの攻防を巡る解析は理論、および実験系の解析ともに順調に進行している。
・植物ウイルスの感染多重度の進化や、プラス鎖・マイナス鎖RNAウイルスの増殖を効果的に抑えるために、RNAiが標的とすべき鎖に関する研究などが新学術領域内の共同研究として既に始まっている。
・今後はこれらの共同研究を発展させ、成果にしていくと同時に、さらに領域内共同研究の幅を広げる必要がある。

今後の研究の推進方策

・ヒトとレトロウイルスの複製をめぐる攻防のプロセスと宿主域の進化について、現在とりくんでいるA3GとVifの共進化系の解析をさらに発展させると共に、ゲノムデータをもとに動的な進化の軌跡の解明に取り組む。
・レトロウイルとヒトについては他の宿主因子とウイルス因子との攻防についても理論化を進める。
・植物ウイルスにおける感染ゲノムの多重度(Multiplicity Of Infection, MOI)の進化を、「裏切り者」の除去というウイルスにとっての適応的観点から進め、進化実験系を用いた検証を行う。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 9件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Epidemic dynamics of a vector-borne disease on a village-and-city star network with commuters2014

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel A. Mpolya, Kenta Yashima, Hisashi Ohtsuki, Akira Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 343 ページ: 120-126

    • DOI

      doi:10.1016/j.jtbi.2013.11.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epidemic process over the commute network in a metropolitan area2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yashima and Akira Sasaki
    • 雑誌名

      PLOS ONE (in press)

      巻: NA ページ: NA

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Timing and propagule size of invasion determine its success by a time-varying threshold of demographic regime shift2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Yamamichi, Takehito Yoshida, Akira Sasaki
    • 雑誌名

      Ecology (in press)

      巻: NA ページ: NA

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CKIP-1 is an intrinsic negative regulator of T-cell activation through an interaction with CARMA12014

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto T, Kobayashi M,Tada K, Shinohara M, Io K, Arai Y, Yamashita K, Shindo K, Kadowaki N, Koyanagi Y, Takaori-Kondo A
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 9 ページ: e85762

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pone.0085762

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EFdA, a Reverse Transcriptase Inhibitor, Potently Blocks HIV-1 Ex Vivo Infection of Langerhans Cells within Epithelium.2014

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa T, Kawamura T, Ogawa Y, Maeda K, Nakata H, Moriishi K, Koyanagi Y, Gatanaga H, Shimada S, Mitsuya H.
    • 雑誌名

      J Invest Dermatol.

      巻: 134 ページ: 1158-1161

    • DOI

      doi: 10.1038/jid.2013.467

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification of deaminase activity-dependent and -independent restriction of HIV-1 replication mediated by APOBEC3F and APOBEC3G through experimental-mathematical investigation.2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T, Koizumi Y, Takeuchi J, Misawa N, Kimura Y, Morita S, Aihara K, Koyanagi Y, Iwami S, Sato K
    • 雑誌名

      J Virol.

      巻: 88 ページ: 5881-5887

    • DOI

      doi: 10.1128/JVI.00062-14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lack of Association between Intact/Deletion Polymorphisms of the APOBEC3B Gene and HIV-1 Risk2014

    • 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: e92861

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pone.0092861

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Limiting similarity, species packing, and the shape of competition kernels2013

    • 著者名/発表者名
      Olof Leimar, Akira Sasaki, Michael Doebeli, Ulf Dieckmann
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 339 ページ: 3-13

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2013.08.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Timing of the emergence of new successful viral strains in seasonal influenza2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Omori, Akira Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 329 ページ: 32-38

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2013.03.027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-gene speciation with pleiotropy: Effects of allele dominance, population size, and delayed inheritance2013

    • 著者名/発表者名
      Masato Yamamichi, Akira Sasaki
    • 雑誌名

      Evolution

      巻: 67 ページ: 2011-2023

    • DOI

      10.1111/evo.12068

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification of the dynamics of enterovirus 71 infection by experimental-mathematical investigation.2013

    • 著者名/発表者名
      Ebina H, Kanemura Y, Suzuki Y, Urata K, Koyanagi Y.
    • 雑誌名

      J Virol

      巻: 87:, 2013 ページ: 701-705

    • DOI

      doi: 10.1128/JVI.01453-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antimicrobial peptide LL-37 produced by HSV-2-infected keratinocytes enhances HIV infection of Langerhans cells2013

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Y, Kawamura T, Matsuzawa T, Aoki R, Gee P, Yamashita A, Moriishi K, Yamasaki K, Koyanagi Y, Blauvelt A, Shimada S.
    • 雑誌名

      Cell Host Microbe

      巻: 13 ページ: 77-86

    • DOI

      doi: 10.1016/j.chom.2012.12.00

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oral administration of the CCR5 inhibitor, maraviroc, blocks HIV ex vivo infection of Langerhans cells within epithelium.2013

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa T, Kawamura T, Ogawa Y, Takahashi M, Aoki R, Moriishi K, Koyanagi Y, Gatanaga H, Blauvelt A, Shimada S.
    • 雑誌名

      J. Invest. Dermatol.

      巻: 133 ページ: 2803-2805

    • DOI

      doi: 10.1038/jid.2013.215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Host factor SAMHD1 restricts DNA viruses in non-dividing myeloid cells.2013

    • 著者名/発表者名
      Hollenbaugh JA, Gee P, Baker J, Daly MB, Amie S, Kasai N, Kanemura Y, Ward BM, Koyanagi Y, Kim B
    • 雑誌名

      PLoS Pathog.

      巻: 9 ページ: e1003481

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.ppat.1003481

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV-1 provirus.2013

    • 著者名/発表者名
      Ebina H, Misawa N, Kanemura Y, Koyanagi Y.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 3 ページ: 2510

    • DOI

      doi: 10.1038/srep02510

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional antagonism of rhesus macaque and chimpanzee BST-2 by HIV-1 vpu is mediated by cytoplasmic domain interactions.2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshida T, Koyanagi Y, Strebel K.
    • 雑誌名

      J Virol.

      巻: 87 ページ: 13825-13836,

    • DOI

      doi: 10.1128/JVI.02567-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HIV-1 Vpr accelerates viral replication during acute infection by exploitation of proliferating CD4+ T cells in vivo2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, K, Misawa N, Iwami S, Satou Y, Matsuoka M, Ishizaka Y, Ito M, Aihara K, An DS, Koyanagi Y.
    • 雑誌名

      PLoS Pathog.

      巻: 9 ページ: e1003812

    • DOI

      doi: 10.1128/JVI.07062-11

    • 査読あり
  • [学会発表] Evolution of Mullerian/Batesian mimicry on a two-dimensional trait space of waring signal and unpalatability.2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: "Understanding mimicry -- evolutionary and developmental dynamics of signal sharing
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center
    • 年月日
      20140728-20140801
    • 招待講演
  • [学会発表] Theories of arms race on complex genotype-phenotype mappings2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: "Dynamics of experimental evolution -- arms race and self-organization
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center
    • 年月日
      20140728-20140801
    • 招待講演
  • [学会発表] The coevolution of human antiviral protein APOBEC3G and HIV protein Vif: A theoretical study2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki
    • 学会等名
      The 11th Conference of European Society for Mathematical and Theoretical Biology (ESMTB 2014)
    • 発表場所
      The European Conference Center in Gothenberg, Gothenberg, Sweden
    • 年月日
      20140616-20140619
    • 招待講演
  • [学会発表] Invasion threshold and evolution in spatially heterogeneous epidemic models2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki
    • 学会等名
      Workshop "Spatial evolutionary epidemiology" (Organizers: Sébastien Lion and Sylvain Gandon)
    • 発表場所
      Le hameau de l'Etoile, Montpelier, France
    • 年月日
      20140603-20140607
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子対遺伝子相互作用で駆動されるイネいもち病菌レース頻度変動(新潟県、1965-2004)の進化時系列解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木顕・中林潤
    • 学会等名
      第61回日本生態学会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 年月日
      20140318-20140318
  • [学会発表] HIV strategy for acceleration of viral replication in vivo and eradication approach of HIV proviral DNA2013

    • 著者名/発表者名
      Koyanagi, Y. Misawa N, Sato K, Ebina H.
    • 学会等名
      Japan-Russia International Workshop
    • 発表場所
      Kyoto, Japa
    • 年月日
      20131030-20131031
    • 招待講演
  • [学会発表] Strategy of disrupting latent form of HIV-1 proviral DNA2013

    • 著者名/発表者名
      Koyanagi, Y.
    • 学会等名
      14th Kumamoto AIDS Seminar
    • 発表場所
      Kumamoto
    • 年月日
      20131028-20131030
    • 招待講演
  • [学会発表] Projecting evolutionary trajectory of influenza A virus: Multidimensional scaling and individual based antigenic drift model2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki
    • 学会等名
      Tsukuba Global Science Week 2013: International Life Science Workshop -- Systems Biology
    • 発表場所
      Tsukuba International Convention Center
    • 年月日
      20131003-20131003
    • 招待講演
  • [学会発表] ウイルス複製機構とその進化を数理モデルでとらえる2013

    • 著者名/発表者名
      佐々木顕
    • 学会等名
      第23回日本数理生物学会シンポジウム「計算ウイルス学の新局面」
    • 発表場所
      静岡大学、浜松
    • 年月日
      20130913-20130913
    • 招待講演
  • [学会発表] ntrinsic cellular defenses against retroviruses and DNA viruses.2013

    • 著者名/発表者名
      Koyanagi, Y.
    • 学会等名
      The 12th Awaji International Forum on Infection and Immunity (AIFII 12)
    • 発表場所
      Awaji, Japan
    • 年月日
      20130910-20130913
    • 招待講演
  • [図書] 病原体と宿主の進化.『感染症の生態学』第9章(分担執筆・印刷中)2014

    • 著者名/発表者名
      加茂将史・佐々木顕
    • 総ページ数
      NA
    • 出版者
      共立出版
  • [図書] 「寄生」「寄生者」.行動学事典(分担執筆)2013

    • 著者名/発表者名
      佐々木顕
    • 総ページ数
      NA
    • 出版者
      東京化学同人

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公開日: 2015-05-28  

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