レオウイルスの感染・増殖機構の理解を目指した原子構造と分子間ネットワークの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25251009
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中川 敦史 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (20188890)
• 研究分担者: 宮崎 直幸 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (00634677) ; 一木 珠樹 国立研究開発法人農業生物資源研究所, その他部局等, 研究員 (70355501) ; 岩崎 憲治 大阪大学, たんぱく質研究所, 准教授 (20342751)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2016-03-31
• キーワード: ウイルスの細胞内動態 / 分子認識および相互作用 / Ｘ線結晶構造解析 / 放射光 / クライオ電子顕微鏡 / 電子顕微鏡トモグラフィー

研究実績の概要

1．ウイルス粒子の構造解析　放射光ビームラインの整備を行い、RDVの様な超分子複合体の構造解析に必要な超低分解能データ(400A以下)の収集を可能とした。さらに高分解能Ｘ線結晶構造解析を目指し、新たに導入した高圧凍結装置の整備と高圧凍結方法の検討を行い、2.4A以上の高分解能データ収集を進めた。Ｘ線自由電子レーザー施設LCLSにおいてコヒーレント回折イメージング実験を行い、論文としてまとめた。クライオ電子顕微鏡法による正二十面体対称を仮定しない構造解析については、装置の制限により期間内に解析に必要な数のデータを集めることができなかったが、データ収集条件は決まったのでH27年度末に導入された新しい装置を利用することで解析の可能性は限りなく高まったと考えている。
２．ウイルス各蛋白質の大量調製および構造解析　キャッピング酵素P5の構造決定に成功し、さらに各種反応基質との複合体の構造解析を行った。核酸結合蛋白質P7は、新たにバキュロウイルス昆虫細胞発現系による高純度大量調製系を確立し、結晶化スクリーニングを実施した。バイロプラズマ主構成成分であるPns12の全長構造を位相差クライオ電子顕微鏡により観察し、N末端領域に柔軟な構造を有し、N末端部位を利用した会合が生じていることと一部が球状の構造をとっていることを明らかにした。N末端の構造を有する部位の同定と結晶構造解析を目指した結晶化サンプル調製に取り組んだ。
３．ウイルスの細胞内動態の解析　昆虫細胞への侵入に必須の蛋白質P2の構造解析を論文として報告した。昆虫細胞への侵入過程にあるウイルス粒子を電子線トモグラフィー法により可視化し、P2を介したウイルスの細胞侵入過程を詳しく調べることに成功した。Ｘ線結晶構造より提唱されたRDVの外殻形成機構を生化学的に証明するために、外殻蛋白質P8の変異体を用い、クライオ電子顕微鏡により、RDVの外殻形成が順序正しく進行することを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ウプサラ大学
• [国際共同研究] SLAC国立加速器研究所/アリゾナ州立大学/アルゴンヌ国立研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: SLAC国立加速器研究所/アリゾナ州立大学/アルゴンヌ国立研究所
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] 国立放射光科学研究センター/成功大学(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 国立放射光科学研究センター/成功大学
• [国際共同研究] ラ・トローブ大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ラ・トローブ大学
• [国際共同研究] 国立シンガポール大学(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: 国立シンガポール大学
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Electron microscopic imaging revealed the flexible filamentous structure of the cell attachment protein P2 of Rice dwarf virus located around the icosahedral 5-fold axes (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki N, Higashiura A, Higashiura T, Akita F, Hibino H, Omura T, Nakagawa A, Iwasaki K
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 巻: 159 ページ: 181-190
  • DOI: 10.1093/jb/mvv092
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SPring-8 BL44XU, Beamline Designed for Structure Analysis of Large Biological Macromolecular Assemblies (2016)
  • 著者名/発表者名: Higashiura A, Yamashita E, Yoshimura M, Hasegawa K, Furukawa Y, Kumasaka T, Ueno G, Yamamoto M, Tsukihara T, Nakagawa A
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal Structures of a Piscine Betanodavirus: Mechanisms of Capsid Assembly and Viral Infection (2015)
  • 著者名/発表者名: Chen N, Yoshimura M, Guan H-H, WangT-Y, Misumi Y, Lin C-C, Chuankhayan P, Nakagawa A, Chan SI, Tsukihara T, Chen T-Y , Chen C-J
  • 雑誌名: PLOS Pathogens 巻: 11 ページ: e1005203
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.10052032015.9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Megabirnavirus structure reveals a putative 120-subunit capsid formed by asymmetrical dimers with distinctive large protrusions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki N, Salaipeth L, Kanematsu S, Iwasaki K, Suzuki N
  • 雑誌名: Journal of General Virology 巻: 98 ページ: 2435-2441
  • DOI: 10.1099/vir.0.000182
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Antigenic and Cryo-Electron Microscopy Structure Analysis of a Chimeric Sapovirus Capsid. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki N, Taylor DW, Hansman GS, Murata K
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 90 ページ: 2664-2675
  • DOI: 10.1128/JVI.02916-15
  • 査読あり
• [学会発表] The high-resolution X-ray crystal structure of the capping enzyme from Rice Dwarf Virus (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamichi Y, Higashiura A, Narita H, Ichiki T, Hagiwara K, Omura T, Nakagawa A
  • 学会等名: The 13th conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Science City Kolkata, Kolkata, India
  • 年月日: 2015-12-05 – 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] Approaches for Coherent X-ray Diffraction Imaging of Paramecium bursaria Chlorella virus-1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Higashiura A , van der Schot G , Hantke M, Liu J, Yamada T, Hajdu J, Nakagawa A
  • 学会等名: The 13th conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Science City Kolkata, Kolkata, India
  • 年月日: 2015-12-05 – 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] X線結晶構造解析に基づく変異体解析によるイネ萎縮ウイルス由来viroplasmタンパク質Pns12の多量体形成機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本 旭麻 , 中道 優介 , 東浦 彰史 , 梶浦 直起 , 北尾 雅博 , 宮崎 直幸 , 秋田 総理 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] クライオ電子線トモグラフィー法によるイネ萎縮ウイルスの細胞内ナノ分解能３次元構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 直幸 , 東浦 彰史 , 村田 和義 , 中川 敦史 , 岩崎 憲治
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] イネ萎縮ウイルスの外殻構築機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中道 優介 , 東浦 彰史 , 宮崎 直幸 , 成田 宏隆 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] バイロプラズマ構成蛋白質Pns12の位相差クライオ電子顕微鏡解析とＸ線結晶構造解析による構造学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東浦 彰史 , 宮崎 直幸 , 中道 優介 , 山本 旭麻 , 梶浦 直起 , 北尾 雅博 , 秋田 総理 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 村田 和義 , 中川 敦史
  • 学会等名: SSSEM研究部会＆生理研研究会 合同ワークショップ
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-19
• [学会発表] 位相差クライオ電子顕微鏡を用いたイネ萎縮ウイルスの外殻構築機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中道 優介 , 宮崎 直幸 , 東浦 彰史 , 堤 研太 , 成田 宏隆 , 清水 巧 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 村田 和義 , 中川 敦史
  • 学会等名: SSSEM研究部会＆生理研研究会 合同ワークショップ
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-19
• [学会発表] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Nakagawa
  • 学会等名: Joint Symposium between the Institute for Protein Research (Osaka University) and the Research School of Chemistry (Australian National University) "Protein Structure and Function"
  • 発表場所: Australian National University, Canberra, Australia
  • 年月日: 2015-11-14 – 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高圧凍結法を用いたイネ萎縮ウイルスの高分解能Ｘ線結晶構造解析への取り組み (2015)
  • 著者名/発表者名: 東浦 彰史 , 中道 優介 , 太田 和敬 , 宮崎 直幸 , 一木 珠樹 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • 学会等名: 平成27年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス（大阪府堺市）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-18
• [学会発表] イネ萎縮ウイルス由来キャップ化酵素P5のX線結晶構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中道 優介 , 東浦 彰史 , 成田 宏隆 , 一木 珠樹 , 萩原 恭二 , 大村 敏博 , 中川 敦史
  • 学会等名: 平成27年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス（大阪府堺市）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-18
• [学会発表] クライオ電子線トモグラフィー法により明らかになったイネ萎縮ウイルスの昆虫細胞からの放出メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 直幸, 東浦 彰史, 村田 和義, 中川 敦史, 岩崎 憲治
  • 学会等名: 第５３回生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-15
• [学会発表] SPring-8 BL44XU, Beamline Designed for Structure Analysis of Large Biological Macromolecular Assemblies (2015)
  • 著者名/発表者名: Higashiura A, Yamashita E, Yoshimura M, Hasegawa K, Furukawa Y, Kumasaka T, Ueno G, Yamamoto M, Tsukihara T, Nakagawa A
  • 学会等名: Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • 発表場所: NY Marriott Marquis (Times Square), New York, USA
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Nakagawa
  • 学会等名: Molecular and Cellular Life Sciences: Infectous Diseases, Biochemistry & Structural Biology (MCLS2015)
  • 発表場所: Pullman Surabaya City Center Hotel, Surabaya, Indonesia
  • 年月日: 2015-05-07 – 2015-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structure Biology Using Synchrotron Radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Nakagawa
  • 学会等名: The First Trilateral Workshop for Frontier Protein Studies
  • 発表場所: Peking University, Beijing, P.R.China
  • 年月日: 2015-04-23 – 2015-04-25
  • 国際学会 / 招待講演