アジアにおける新興・再興インフルエンザウイルスの宿主変異機構の解明とその制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694303
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 鈴木 康夫 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (00046278)
• キーワード: インフルエンザウイルス / アジア / 宿主域変異 / ヘマグルチニン / ノイラミニダーゼ / レセプター / シアル酸 / シアリダーゼ

研究概要

アジアにおける新型インフルエンザウイルスの新興、再興の機構を探る上で、宿主におけるウイルス受容体の性質、構造を明らかにすることは極めて重要である。本年度は、アジア地域におけるインフルエンザウイルスの宿主として重要なトリ(特に、野生カモ)おけるインフルエンザウイルス受容体シアロ糖鎖の構造を解析し、それに結合するウイルスヘマグルチニン(HA)およびノイラミニダーゼ(NA、受容体破壊酵素)の宿主域変異につき検討した。今回、インフルエンザウイルスのNA遺伝子の解析から、シアル酸の結合様式(2-3,2-6)の識別、シアル酸の分子種(Neu5Ac,Neu5Gc)の識別に関与するNA分子内アミノ酸を明らかにした。その結果、IsoLeu275→Valの変異はシアリル2-3Gal→シアリル2-6GaIへの認識に関与していること、アミノ酸431がLysの場合は、Neu5Gcをより強く認識するが、Pro,Gln,Gluなどの場合はNeu5Acに対してより強い特異性を示すことが明らかとなった。
一方、自然界には、約30種のシアル酸誘導体が存在する。そのうち主要なものはNeu5Ac、Neu5Gcである。カモの腸管はインフルエンザウイルスの標的組織であるが、その主要シアル酸分子種は、Neu5Acである。今回、ウイルスが増殖する腸管内細胞(crypt epithelial cells)にはNeu5Gcが特異的に多く存在することを見いだした。トリインフルエンザウイルスはNeu5Gc2-3GaIおよびNeu5Ac2-3GaIの両者を認識し結合する。この結果は、トリインフルエンザウイルスはNeu5Gcに対する分子トロピズムを持ち、この性質がトリウイルスの標的組織の決定、さらに宿主域特異性を決定するものであることが示された。さらに、Leu226→Gln,Ser228→Glyの変異が、ヒトからカモヘの宿主域の変異に深く関係していることを見いだした。さらに、これに加えて、ウイルスヘマグルチニン分子内の143,155,158番目のアミノ酸は、Neu5Gc、Neu5Acに対する識別に重要であることを明らかにした。これらのアミノ酸は、A型ウイルスヘマグルチニンのレセプター結合ポケット内または近傍に存在すること、わずか数個のアミノ酸置換がシアル酸分子種に対する認識を変え、宿主域の変異を起こすことを初めて明らかにした。
以上から、インフルエンザウイルスのへマグルチニンおよびノイラミニダーゼ分子内のわずか数個のアミノ酸置換が、ウイルスの受容体や受容体破壊酵素の特異性を変え、その結果、ウイルスの宿主域の変異が表現されることが、実験的に明らかとなった。このような変異の様式は、アジアの自然界でも起こり得る可能性が高く、本研究の成果は、A型インフルエンザウイルスの世界的大流行を防御する分子基盤を考える上で極めて有益な情報を与えるものである。

研究成果

• [文献書誌] Xue-Long Sun: "Synthesis of C-3 modified sialylglycosides as neuraminidase-resistant inhibitors of influenza hemagglutinin"Eur.J.Org.Chem.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Yasuo Suzuki: "Sialic acid species as a determinant of the host range of influenza A viruses"J.Virol.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Sayuri Miyashita: "Development of recombinant B subunit of Shiga-like toxin 1 as a probe to detect carbohydrate ligands in immunochemical and flowcytometric application"Glycoconjugate J.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Hiroyuki Masuda: "Substitution of amino acid residue in influenza A virus hemagglutinin affects recognition of sialyl-oligosaccharides containing N-glycolylneuraminic acid"FEBS LETT.. 464. 71-74 (1999)
• [文献書誌] Kazuhisa Fujimoto: "A macrocyclic sialic acid cluster as a host,as an adsobate,and as a ligand for lectin and virus.huaplicin-copper chelates inhibit replication of human influenza viruses"Chemistry Letters. 1259-1260 (1999)
• [文献書誌] Darwin Kobasa: "Amino acid residues contributiong to the substrate specificity of the influenza A virus neuraminidase"J.Virol.. 73. 6743-6751 (1999)
• [文献書誌] K.Shikata: "L-selectin and its ligands mediate inflration of mononuclear cells into kidney interstitium uretic obstruction"J.Pathol.. 188. 93-99 (1999)
• [文献書誌] Chao-Tan Guo: "Ganglioside GMla on the cell surface is invloved the infection by human rotavirus KUN and MO strains"J.Biochem.. 126. 683-688 (1999)
• [文献書誌] 鈴木秀明: "免疫学的手法を用いた、ヒトおよびウサギプラスミノーゲンのインフルエンザA型ウイルスに対する結合解析"宮城大学看護学部紀要. 3(1). 2-8 (1999)
• [文献書誌] 鈴木康夫: "インフルエンザウイルス感染・増殖のメカニズム"日経ドラッグインフォーメーション. 27. 8-9 (2000)
• [文献書誌] 鈴木康夫: "医師と薬剤師によるインフルエンザ治療のあり方・患者指導"日経ドラッグインフォーメーション. 27. 12-14 (2000)
• [文献書誌] 松本慶蔵: "ザナミビルがわが国のインフルエンザ診療に与えるインパクト"日経メディカル別冊、日経CME. 1月号. 6-15 (2000)
• [文献書誌] 宮本大誠: "CD31(PECAM-1)"臨床免疫. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 鈴木康夫: "PSGL-1"臨床免疫. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 鈴木康夫: "インフルエンザウイルス"基礎生化学実験法(日本生化学会編). 5(印刷中). (2000)