ＡＰＯＢＥＣ３によるレトロウイルス感染制御の分子基盤の解明

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24590568
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 独立行政法人国立病院機構(名古屋医療センター臨床研究センター)
• 研究代表者: 岩谷 靖雅 独立行政法人国立病院機構(名古屋医療センター臨床研究センター), その他部局等, その他 (90303403)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: レトロウイルス / 宿主因子 / APOBEC3 / 感染制御 / シチジンデアミナーゼ / 核酸結合タンパク質 / 生化学的解析 / HIV

研究概要

ヒト細胞内にはシチジン脱アミノ化酵素であるAPOBEC3ファミリー（ヒトでは AとB、C、DE、F、G、Hの７種ある）が発現している。これらのタンパク質は、HIV が属するレトロウイルスの複製を強力に抑制する細胞防御因子である。各タンパク質は、レトロウイルスの種類によって異なった抗ウイルス作用を示すことが知られている。しかし、その分子機序の詳細は未だ明らかになっていない。そこで本研究課題では、APOBEC3 による抗レトロウイルス作用機序とその特異性を決定する新たな要因を見つけるために、APOBEC3の生化学的特性を網羅的に解析するとともに、APOBEC3の抗ウイルス作用に関与する未同定因子の探索を行う。これらの研究によって、レトロウイルス、特に HIV に対して、APOBEC3 の生体防御機構を活用した新規感染症治療や病態解明などにつながる分子基盤を提供していきたいと考えている。
当該年度には、２つの研究成果を得た。１つは、APOBEC3F を中心に APOBEC3 ファミリーの酵素活性の詳細について明らかにすることができた。APOBEC3F の場合、その酵素活性は２つ目のドメインのみに起因し、抗HIV-1作用が最も強いAPOBEC3Gよりも高い酵素活性を保持していた。つまり、酵素活性の強さと抗ウイルス効果の強さは相関していないことが明らかになった。２つ目は、APOBEC3C/F/DE の生化学的特性（HIV-1 Vif 結合能、多量体形成能、酵素活性）について明らかにした。これらの研究結果は、APOBEC3C/F/DE を活用した抗HIV化合物の開発研究だけでなく、APOBEC3 の抗ウイルス分子機序の解明のための貴重な情報につながると考えられる。

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

7種のAPOBEC3 について、野生型だけではなく、各酵素活性中心（グルタミン酸）の点変異型のタンパク質を発現・精製をし、酵素活性や多量体形成能などの生化学的解析を完了した。初年度、これらの研究成果（APOBEC3C/F/DE）の一部（多量体形成能に関するデータ）は、APOBEC3Cタイプの HIV-1 Vif 結合インターフェイスに関する研究論文(Nature Structural & Molecular Biology19. 1005-, 2012)掲載に欠かせない成果情報となり、APOBEC3 の貴重な学術的情報を公開できた点では計画以上に進んだ感がある。さらに、これらの研究成果について、米国で開催されたゴードンリサーチカンファレンス(RNA editing)においても講演し、研究成果について討論する機会が持てた。このことからも、本研究課題は、総じて研究計画通りに進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

研究計画に従って、APOBEC3 ファミリータンパク質の抗ウイルス作用機序を解析する。今後は、HIV-1 感染細胞および精製ウイルス粒子を用いて、ウイルスコア（逆転写複合体）内で生じる逆転写反応に対する APOBEC3 の阻害効果を詳細に解析する。また、これらの実験系を利用して APOBEC3 の抗ウイルス分子機序に関与する可能性がある未同定因子の探索研究にも力を注いでいきたい。これまでの研究成果から、APOBEC3G による逆転写伸長反応抑制効果には、APOBEC3G の多量体形成能が深く関与し、F126/W127 残基が重要であることを突き止めた。そのため、多量体形成能を欠損させた変異型 APOBEC3G を作製し、野生型と比較することにより、逆転写伸長反応阻害機序の詳細を明らかにしたいと考えている。この実験には、タンパク質の結合状態を計測するために一分子の核酸を用いた特殊な解析技術 (Single Molecule DNA Stretching 法)が必要であり、米国の研究者の協力を得て推し進める計画である。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

研究成果

• [雑誌論文] Zinc finger function of HIV-1 nucleocapsid protein is required for removal of 5´-terminal genomic RNA fragments: A paradigm for RNA removal reactions in HIV-1 reverse transcription. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hergott CB, Mitra M, Guo J, Wu T, Miller JT, Iwatani Y, Gorelick RJ, Levin JG
  • 雑誌名: Virus Research 巻: 171 ページ: 346-355
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2012.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular epidemiology of HIV-1 infection in Iran: genomic evidence of CRF35_AD predominance and CRF01_AE infection among individuals associated with injection drug use. (2012)
  • 著者名/発表者名: Jahanbakhsh F, Ibe S, Hattori J, Monavari SHR, Matsuda M, Maejima M, Iwatani Y, Memarnejadian A, Keyvani H, Azadmanesh K, Sugiura W
  • 雑誌名: AIDS Research and Human Retroviruses 巻: 29 ページ: 198-203
  • DOI: 10.1089/aid.2012.0186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of APOBEC3G genotypes and CD4 decline in Thai and Cambodian HIV-infected children with moderate immune deficiency. (2012)
  • 著者名/発表者名: Bunupuradah T, Imahashi M, Iampornsin T, Matsuoka K, Iwatani Y, Puthanakit T, Ananworanich J, Sophonphan J, Mahanontharit A, Naoe T, Vonthanak S, Phanuphak P, Sugiura W, et al.
  • 雑誌名: AIDS Research and therapy 巻: 9 ページ: 34
  • DOI: 10.1186/1742-6405-9-34
  • 査読あり
• [雑誌論文] The APOBEC3C crystal structure and the interface for HIV-1 Vif binding. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitamura S, Ode H, Nakashima M, Imahashi M, Naganawa Y, Kurosawa T, Yokomaku Y, Yamane T, Watanabe N, Suzuki A, Sugiura W, Iwatani Y
  • 雑誌名: Nature Structural and Molecular Biology 巻: 19 ページ: 1005-1010
  • DOI: 10.1038/nsmb.2378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiviral mechanism and biochemical basis of the human APOBEC3 family. (2012)
  • 著者名/発表者名: Imahashi M, Nakashima M, Iwatani Y
  • 雑誌名: Frontier in Microbiology 巻: 2 ページ: 250
  • DOI: 10.3389/fmicb.2012.00250.
  • 査読あり
• [学会発表] Structure-based analysis of APOBEC3 on anti-HIV function (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwatani Y
  • 学会等名: Gordon Research Conferences (RNA editing)
  • 発表場所: Galveston, TX, USA
  • 年月日: 20130106-20130115
  • 招待講演
• [学会発表] 抗レトロウイルス因子 APOBEC3C の構造と HIV-1 Vif 結合インターフェイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 北村紳悟、大出裕高、中島雅晶、今橋真弓、長縄由里子、黒沢哲平、横幕能行、渡邉信久、鈴木淳巨、杉浦亙、岩谷靖雅
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] APOBEC3Gの酵素活性非依存的な抗HIV-1 作用メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷靖雅、前島雅美、北村紳悟、大出裕高、中島雅晶、今橋真弓、長縄由里子、黒沢哲平、伊部史朗、横幕能行、杉浦亙
  • 学会等名: 第60回日本ウイルス学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20121113-20121115
• [学会発表] APOBEC3C の結晶構造解析とHIV-1 Vif 結合インターフェイスの同定. (2012)
  • 著者名/発表者名: 北村紳悟、大出裕高、中島雅晶、今橋真弓、長縄由里子、横幕能行、鈴木淳巨、渡邉信久、杉浦亙、岩谷靖雅
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120620-20120622
• [学会発表] 細胞防御因子 APOBEC3 を活用する抗HIV治療に向けた造学的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷靖雅
  • 学会等名: 日本学術振興会回折構造生物第169委員会研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120618-20120618
  • 招待講演
• [学会発表] APOBEC3のHIV-1 Vif 結合インターフェイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷靖雅
  • 学会等名: 第14回白馬シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120607-20120608
  • 招待講演
• [学会発表] The APOBEC3C crystal structure and the interface for HIV-1 Vif interaction (Talk) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitamura S, Ode H, Nakashima M, Imahashi M, Naganawa Y, Yokomaku Y, Suzuki A, Watanabe N, Sugiura W, Iwatani Y
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting (2012 meeting on Retroviruses)
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 20120521-20120526
• [学会発表] Conformational conservation of the HIV-1 Vif-binding interface of APOBEC3C, DE, F. (Poster) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitamura S, Ode H, Nakashima M, Imahashi M, Naganawa Y, Yokomaku Y, Suzuki A, Watanabe N, Sugiura W, Iwatani Y
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting (2012 meeting on Retroviruses)
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 20120521-20120526
• [学会発表] Oligomerization of HIV-1 restriction factor APOBEC3G transforms it from a fast enzyme to a slow nucleic acid binding protein. (Talk) (2012)
  • 著者名/発表者名: Chaurasiya KR, Geertsema H, Qualley DF, Wu T, Iwatani Y, Chan D, Hertz A, Levin JG, Musier-Forsyth K, Rouzina I, Williams MC
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting (2012 meeting on Retroviruses)
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 20120521-20120526
• [備考] ライフサイエンス 新着論文レビュー
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/5889