インフルエンザウイルス受容体タンパク質の同定とその標的化合物の探索

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06227
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤岡 容一朗 北海道大学, 医学研究院, 助教 (70597492)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: エンドサイトーシス / インフルエンザウイルス / イメージング / カルシウム

研究実績の概要

インフルエンザウイルス感染をはじめとした感染症は、科学技術が進歩した現代においてもいまだ人類の脅威であり、現状の対抗策のみでは限界を迎えることが危惧されている。これまでに申請者はインフルエンザウイルスが宿主細胞に感染する際に、細胞内カルシウム濃度上昇が生じることを見出している。さらに、このカルシウム濃度上昇によって、細胞内シグナル伝達ネットワークが発動し、細胞が物質を取り込む機構であるエンドサイトーシスが亢進することを明らかにしている。インフルエンザウイルスはこのように自らエンドサイトーシスを亢進させ、それに乗じて宿主細胞に取り込まれるといった巧妙な手段で宿主内に侵入する。そこで、ウイルスが細胞内カルシウム濃度上昇を引き起こす機構を明らかにすることで、インフルエンザウイルス宿主細胞侵入機構が解明され、さらにその経路を標的にした創薬につながるのではないかと考えた。これまでに、ウイルスによる細胞内カルシウム濃度上昇に関与し、かつウイルスタンパク質と結合する膜タンパク質の同定に成功している。昨年度は、これら両タンパク質の結合様式をアミノ酸レベルで明らかにすることができ、さらにその相互作用が感染に重要であることも示された。また、この膜タンパク質の活性を阻害する薬剤をマウスに投与すると、薬剤濃度依存的にウイルス感染抑制効果を示した。この感染抑制効果は薬剤投与をウイルス感染前に行った場合および、感染後に行った場合のどちらにおいても認められたことから、予防的にも治療的にも有効であることが示唆された。以上から、生体内においてもこの膜タンパク質がインフルエンザウイルス感染を制御することが示唆され、この膜タンパク質を標的とした治療が有効であることが期待される。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の予定は、予備実験で同定していたウイルス感染に関与する膜タンパク質とウイルスタンパク質の相互作用を詳細に解析することであったが、遺伝子工学的手法および生化学的手法を用いてアミノ酸レベルで結合様式を解明し、且つその結合が感染に重要であることを示すことができた。さらに、当初の予定では次年度以降に行う予定であったマウスを用いたin vivo感染実験において、この膜タンパク質の感染抑制効果を示すことができ、将来的な抗ウイルス感染症対策の基盤構築ができたと考えている。したがって、現在までの進捗状況としては、当初の計画以上に進展していると評価している。

今後の研究の推進方策

昨年度までに、ウイルスタンパク質と宿主細胞側の結合様式をアミノ酸レベルで解明することができた。昨年度までは免疫沈降法を用いた生化学的手法や、ELISA法を改変した手法で相互作用を検証していたが、今年度はこれまでとは異なる方法を用いてこの結合を明らかにしたい。さらに、in vivoマウス感染実験においては、現在のところ一種類のウイルス株（H1N1株）で評価したのみであるので、本年度は他のウイルス株（H3N2株等）を持ちいて感染抑制効果を検証する。以上によって、この膜タンパク質を標的とした治療方法の一般性を検証したい。

研究成果

• [雑誌論文] A leukemogenic kinase, FIP1L1-PDGFRA, and a SUMO E3 ligase, PIAS1, form a positive crosstalk via their enzymatic activities (2017)
  • 著者名/発表者名: Ibata M, Iwasaki J, Fujioka Y, Nakagawa K, Darmanin S, Onozawa M, Hashimoto D, Ohba Y, Hatakeyama S, Teshima T, and Kondo T
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 108 ページ: 200-207
  • DOI: 10.1111/cas.13129
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rab5-regulated endocytosis plays a crucial role in apical extrusion of transformed cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Saitoh S, Maruyama T, Yako Y, Kajita M, Fujioka Y, Ohba Y, Kasai N, Sugama N, Kon S, Ishikawa S, Hayashi T, Yamazaki T, Tada M, and Fujita Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 ページ: E2327-E2336
  • DOI: 10.1073/pnas.1602349114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved FRET biosensor for the measurement of BCR-ABL activity in chronic myeloid leukemia cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi M, Fujioka M, Kondo T, Fujioka Y, Li X, Horiuchi K, Satoh A, Nepal P, Nishide S, Nanbo A, Teshima T, and Ohba Y
  • 雑誌名: Cell. Struct. Funct. 巻: 42 ページ: 15-26
  • DOI: 10.1247/csf.16019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kon S, Ishibashi K, Katoh H, Kitamoto S, Shirai T, Tanaka S, Kajita M, Yako Y, Nishikawa A, Kameda I, Sasaki Y, Enoki R, Honma S, Imamura H, Oshima M, Soga T, Miyazaki J, Duchen M R, Nam J-M, Onodera Y, Yoshioka S, Kikuta J, Ishii M, Imajo M, Nishida E, Fujioka Y, Ohba Y, Sato T, and Fujita Y
  • 雑誌名: Nat. Cell Biol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence bioimaging of intracellular signaling and its clinical application (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohba Y, and Fujioka Y
  • 雑誌名: J. Oral Biosci. 巻: 58 ページ: 113-119
  • DOI: 10.1016/j.job.2016.07.002
  • 査読あり
• [学会発表] インフルエンザウイルス宿主細胞侵入を制御する宿主側因子の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡容一朗, 西出真也, 佐藤絢, 堀内浩水, ネパールプラバ, 堀口美香, 王セイ, 南保明日香, 大場雄介
  • 学会等名: 第６８回日本細生物学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [備考] 細胞生理学教室ホームページ
  • URL: http://cp.med.hokudai.ac.jp