リン酸化プロテオームを用いたヘルペスウイルス病原性発現機構の網羅的解析

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24790434
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 哲久 東京大学, 医科学研究所, 助教 (40581187)
• キーワード: 単純ヘルペスウイルス / リン酸化プロテオーム / 神経病原性 / カプシド

研究概要

本研究は、(i) 高感度かつ信頼性の高いリン酸化プロテオーム解析により同定済みのHSVウイルス因子の各リン酸化部位の生物学的意義を解明すること、(ii) 新規に導入する定量的リン酸化プロテオーム解析により、ウイルスPKがハイジャックする宿主細胞因子のリン酸化制御を網羅的に同定すること、の2点を目標とした。
(i)に関する実績：昨年度の解析により、マウス病態モデルにおける病態発現への影響が認められたvdUTPase Ser-187のリン酸化およびVP26 Thr-111のリン酸化に関して、詳細に解析した。その結果、vdUTPaseの至適な酵素活性を司るvdUTPase Ser-187のリン酸化は、宿主dUTPaseの酵素活性の低い組織(Ex. 脳などの神経組織)におけるウイルス増殖に関与することが、培養細胞系およびマウスレベルの両者で明らかとなった。VP26 Thr-111のリン酸化は、VP26のプロテアソーム依存的な安定化に必要であり、解剖した組織由来のウイルス量を解析した昨年度、考えられた神経軸索の逆行性輸送(retrograde transport)ではなく、脳内におけるウイルス増殖の最適化に関与することが示唆された。
前半の知見は、昨年度、明らかになった知見とともに、国際学術誌であるJ.Virol.88:655-66.(2014)およびJ Virol. 88:2775-85.(2014)に報告した。後者の知見は、現在、論文作成中であり、本年度の国際ヘルペスウイルスワークショップにて報告する予定である。
(ii)に関しては、(i)に集中したため、記載に値する進捗はなかった。

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

(理由)
研究実績の概要に記載した通り、本研究は、(i) 高感度かつ信頼性の高いリン酸化プロテオーム解析により同定済みのHSVウイルス因子の各リン酸化部位の生物学的意義を解明すること、(ii) 新規に導入する定量的リン酸化プロテオーム解析により、ウイルスPKがハイジャックする宿主細胞因子のリン酸化制御を網羅的に同定すること、の2点を目標とし、前者に関しては当初の予想を大きく上回る結果が得られた、一方、後者に関しては、今年度は記載に値する進捗はなかったことから、全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。
特に(1)に関しては、研究実績の概要の記載通り、HSV疾患のアンメットメディカルニーズの一つであるヘルペス脳炎を司るユニークな分子機序を解明し、その創薬標的候補分子を提示することができた。本知見は、国際学術誌J. Virol.x ２報に報告できたことからも、当該分野において価値のある研究成果であったと思われる。

今後の研究の推進方策

(今度の推進方策)
(i) 本研究により明らかとなったHSV病態発現を司るVP26 Thr-111のリン酸化に関しては、さらに詳細な分子機序を解明することで、VP26の新規機能の解明に繋げていく予定である。
(ii) また、本年度、新たに見いだしたHSVの病原性を司る新規リン酸化部位2カ所に関しても、解析を継続して行く予定である。
(iii) なお、本研究の過程において、微量生体試料より、単純ヘルペスウイルス(HSV)のゲノムDNAを効率的に単利する手法の確立に至ったので、この点に関しても、継続解析していく予定である。
(i)および(ii)に関しては、新たに採択された基盤研究(C)にて、(iii)に関しては、補助期間の延長が認められた若手研究(B)にて、展開していく予定である。

次年度の研究費の使用計画

平成25年11月末に、微量生体試料より、単純ヘルペスウイルス(HSV)のゲノムDNAを効率的に単利する手法の確立に至った。これは、本研究計画により見いだされたHSVの神経病原性の新規分子機構の解析の過程で確立された解析手法である。この解析手法は、本研究の目的の最終到達であるHSVの病態発現機構の解明を、当初の予想よりも一歩踏み込んだ脳内におけるHSVゲノムの遺伝的変動という水準で解析可能とした。そして、中間解析の結果、研究成果を飛躍的に高めるだけでなく、HSVのワクチン開発の重要な基盤構築に直結する可能性が示唆されている。したがって、本解析の完了は、当該研究分野の発展に対する革新的な寄与を期待される潜在的可能性を秘めていると思われる。本解析の全体の完了には10ヶ月を要するので、年度内の補助事業の完了が困難となった。
微量生体試料より、単純ヘルペスウイルスのゲノムにおける変異率をさらに解析するため、マウス代等に200,000円が、感度な遺伝子抽出に、80,000円が、その遺伝子配列の決定に250,000円が必要である。加えて、最新の研究動向の調査・研究成果の発表のため、旅費が、70,000円が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Long noncoding RNA NEAT1-dependent SFPQ relocation from promoter region to paraspeckle mediates IL8 expression upon immune stimuli. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Imamura, N. Imamachi, G. Akizuki, M. Kumakura, A. Kawaguchi, K. Nagata, A. Kato, Y. Kawaguchi, H. Sato, M. Yoneda, C. Kai, T. Yada, Y. Suzuki, T. Yamada, T. Ozawa, K. Kaneki, T. Inoue, M. Kobayashi, T. Kodama, Y. Wada, K. Sekimizu, N. Akimitsu.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 53 ページ: 393-406
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.01.009.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Herpes simplex virus 1 protein kinase Us3 phosphorylates viral dUTPase and regulates its catalytic activity in infected cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kato, S. Tsuda, Z. Liu, H. Kozuka-Hata, M. Oyama and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 88 ページ: 655-66
  • DOI: 10.1128/JVI.02710-13.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of the nuclease activities encoded by herpes simplex virus 1 UL12 in viral replication and neurovirulence. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujii, M. Mugitani, N. Koyanagi, Z. Liu, S. Tsuda, J. Arii, A. Kato and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: Jounarl of Virology 巻: 88 ページ: 2359-64.
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.03621-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of a herpes simplex virus 1 dUTPase by a viral protein kinase, Us3, dictates viral pathogenicity in the central nervous system but not at the periphery. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kato, K. Shindo, Y. Maruzuru, and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: Jounarl of Virology 巻: 88 ページ: 2775-85.
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.03300-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Herpes Simplex Virus 1 UL47 Interacts with Viral Nuclear Egress Factors UL31, UL34, and Us3 and Regulates Viral Nuclear Egress. (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Liu, A. Kato, K. Shindo, T. Noda, H. Sagara, Y. Kawaoka, J. Arii, and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: Jounarl of Virology 巻: 88 ページ: 4657-67
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.00137-14.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of p53 in herpes simplex virus 1 replication. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Maruzuru, H. Fujii, M. Oyama, H. Kozuka-Hata, A. Kato and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: Jounarl of Virology 巻: 87 ページ: 9323-32
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.01581-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Us3 kinase encoded by herpes simplex virus 1 mediates downregulation of cell surface major histocompatibility complex class I and evasion of CD8+ T cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Imai, N. Koyanagi, R. Ogawa, K. Shindo, T. Suenaga, A. Sato, J. Arii, A. Kato, H. Kiyono, H. Arase, and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 8 ページ: e72050.
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0072050.
  • 査読あり
• [学会発表] HSV-1 Nucleae UL12の酵素活性およびタイロシンリン酸化のウイルス増殖・病態への関与 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井ひかる、麥谷道生、津田峻平、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] HSV-1遺伝子発現調節因子ICP22の新規機能ーウイルス核出芽の制御ー (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸鶴雄平、神道慶子、劉卓明、小柳直人、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] HSV-1成熟粒子への宿主細胞因子取り込み制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川遼、佐合健、小柳直人、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルス1型プロテインキナーゼUL13は中枢神経系において宿主免疫回避に寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: 小柳直人、今井孝彦、神道慶子、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] Noo-Muscle Myosin Heavy Chain IIBは、HSV-1の侵入を仲介するco-receptorである (2013)
  • 著者名/発表者名: 有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルスUs3プロテインキナーゼによる宿主細胞改変機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久、廣畑吉崇、尾田真也、有井潤、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] HSVプロテインキナーゼUs3の血清型間差異の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神道慶子、小柳直人、今井孝彦、劉卓明、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] HSV-1主要構成因子UL47は宿主細胞因子p32と相互作用し、ウイルスの核出芽を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 劉卓明、神道慶子、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] CD98hcはHSV-1 gBと相互作用し、gBの安定化およびウイルスの出芽を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 廣畑吉崇、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第61回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20131110-20131112
• [学会発表] Non-Muscle Myosin Heavy Chain IIB Associates with Herpes Simplex Virus 1 Envelope Glycoprotein B and Mediates Viral Entry (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Arii, Kato Akihisa, Kawaguchi Yasushi
  • 学会等名: The 12th Awaji International Forum on infection and Immunity
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center(兵庫県)
  • 年月日: 20130910-20130913
• [学会発表] The endosomal sorting protein SNX3 is phosphorylated by herpes simplex virus 1 protein kinase Us3 and plays a critical role in viral replication and pathogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Kato, Yoshitaka Hirohata, Shinya Oda, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
  • 学会等名: The 12th Awaji International Forum on infection and Immunity
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center(兵庫県)
  • 年月日: 20130910-20130913
• [学会発表] A Cellular Protein p32, which is recruited to the Nuclear Membranes by HSV-1 UL47, is Involved in Nuclear Egress of Nucleocapsids (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhuoming Liu, Keiko Shindo, Jun Arii, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi
  • 学会等名: 38th Annual International Herpesvirus Workshop
  • 発表場所: DeVos Place Convention Center(アメリカ)
  • 年月日: 20130720-20130724
• [学会発表] Identification of an Endosomal Sorting Protein SNX3 as a Novel Host Cellular Substrate of HSV-1 Us3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Kato, Yoshitaka Hirohata, Shinya Oda, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
  • 学会等名: 38th Annual International Herpesvirus Workshop
  • 発表場所: DeVos Place Convention Center(アメリカ)
  • 年月日: 20130720-20130724
• [学会発表] CD98 Hevey Chain Stabilizes HSV-1 gB and Contributes to Viral Replication (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Hirohata, Jun Arii, Akihisa Kato, Yasushi kawaguchi
  • 学会等名: 38th Annual International Herpesvirus Workshop
  • 発表場所: DeVos Place Convention Center(アメリカ)
  • 年月日: 20130720-20130724
• [学会発表] HSV-1 Protein Kinase UL13 Inhibits Infiltration of CD+8 T Lymphocytes into Viral Infection Sites in the Central Nervous System (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoto Koyanagi, Takahiko Imai, Keiko Shindo, jun Arii, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi
  • 学会等名: 38th Annual International Herpesvirus Workshop
  • 発表場所: DeVos Place Convention Center(アメリカ)
  • 年月日: 20130720-20130724
• [学会発表] CD98hcは、HSV-1 gBと相互作用し、gBの安定化およびウイルス増殖に寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: 廣畑吉崇、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [学会発表] 感染細胞におけるUL47複合体構成成分の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 劉卓明、神道慶子、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [学会発表] HSV-1 UL13の中枢神経系における役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小柳直人、今井孝彦、神道慶子、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [学会発表] Non-Muscle Myosin Heavy Chain IIBはHSV-1 gBと結合し、HSV-1の侵入を仲介する (2013)
  • 著者名/発表者名: 有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [学会発表] 宿主因子p32はHSV-1のNuclear Egressを制御し、ウイルスの効率的な増殖に寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: 劉卓明、神道慶子、有井潤、加藤哲久、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [学会発表] Us3新規宿主細胞基質の同定とその生物学的意義の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久、廣畑吉崇、尾田真也、有井潤、川口寧
  • 学会等名: 第28回ヘルペスウイルス研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20130530-20130601
• [備考] 東京大学医科学研究所 感染・免疫部門 ウイルス病態制御分野ホームページ
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/kawaguchi-lab/kawaguchilabtop.html