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2013 年度 実施状況報告書

インフルエンザウイルス亜型間交差反応性抗体の抗原認識機構の計算科学的解析と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25450417
研究種目

基盤研究(C)

研究機関北海道大学

研究代表者

五十嵐 学  北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 特任助教 (10374240)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードインフルエンザ / ウイルス / 抗体 / 分子動力学計算 / 分子間相互作用 / ホモロジーモデリング
研究概要

本研究では、インフルエンザウイルスHAと亜型間交差反応性抗体の立体構造を基に、計算科学的手法を用いて、HAと抗体との分子間相互作用を解析する。さらに本研究では、既知のHA-抗体複合体構造を鋳型に遺伝子を改変して、抗体の親和性と特異性を操作し、多くのHAを認識する抗体の設計を試みる。
本年度は、当研究室で作出された亜型間交差反応性抗体S139/1とH1, H2, H3, H6および H13亜型のHAとの分子間相互作用を分子動力学シミュレーションにより解析し、亜型間共通エピトープおよびパラトープの構造的特徴を調べた。
シミュレーションの初期構造であるHA-抗体複合体の構築には、構造重ね合わせ、ホモロジーモデリング、ドッキングシミュレーション等の分子モデリング手法を組み合わせ、検討した。その結果、ホモロジーモデリングのみで構築した構造を初期構造としたシミュレーションから得られた結合自由エネルギーが、実験値と定性的によく一致した。また、コンピュータ上で行った変異導入シミュレーションの結果も、定性的に実験値と一致した。以上の結果から、本研究におけるシミュレーション方法の妥当性を確認することが出来た。
つづいて、残基S139/1に中和されるHA亜型(H2,H3,H16)の相互作用残基を同定し、亜型間共通のエピトープを決定した。また、同様に亜型間交差反応に重要なS139/1上のアミノ酸を同定した。本年度の成果に基づき、来年度以降、「より多くのHAに結合し得る抗体の設計」および「交差反応性抗体からエスケープする際に見られるHA上のアミノ酸置換の特徴の解明」を試みる。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の計画通り、
(1)亜型間交差反応性抗体が認識する共通エピトープの構造的特徴を明らかにし、
(2)多くのHA亜型に結合し得る抗体を設計を行った。
現在で、in vitroで評価する準備を進めており、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後の研究も交付申請書の計画通りに進めて行く予定である。ただし今後は、in vitroでの評価を伴うため、in silicoでの分子設計は出来るだけ早急に行うように工夫し、研究を遂行する。

次年度の研究費の使用計画

備品費に計上した解析用ワークステーションの購入が遅れたこと、外国旅費に計上した成果発表会に参加できなかったことに起因する。
当初の予定通り、次年度にワークステーションを購入する。また、ここまで得られている結果を次年度の学会にて成果報告を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Differential potential for envelope glycoprotein-mediated steric shielding of host cell surface proteins among filoviruses.2013

    • 著者名/発表者名
      Noyori O, Matsuno K, Kajihara M, Nakayama E, Igarashi M, Kuroda M, Isoda N, Yoshida R, Takada A
    • 雑誌名

      Virology

      巻: 446(1-2) ページ: 152-161

    • DOI

      10.1016/j.virol.2013.07.029

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cysteine Residues in the Major Capsid Protein, Vp1, of the JC Virus Are Important for Protein Stability and Oligomer Formation2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi S, Suzuki T, Igarashi M, Orba Y, Ohtake N, Nagakawa K, Niikura K, Kimura T, Kasamatsu H, Sawa H
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8(10) ページ: e76668

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0076668

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High prevalence of spotted fever group rickettsiae in Amblyomma variegatum from Uganda and their identification using sizes of intergenic spacers2013

    • 著者名/発表者名
      Nakao R, Qiu Y, Igarashi M, Magona JW, Zhou L, Ito K, Sugimoto C
    • 雑誌名

      Ticks and Tick-Borne Disease

      巻: 4(6) ページ: 506-512

    • DOI

      10.1016/j.ttbdis.2013.07.001

    • 査読あり
  • [学会発表] インフルエンザウイルス蛋白質の計算科学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学
    • 学会等名
      日本薬学会第134年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 年月日
      20140327-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] ダニ媒介性フラビウイルスによる中枢神経系病態に関わるウイルス因子の同定2013

    • 著者名/発表者名
      好井健太朗、寸田祐嗣、五十嵐学、横澤香菜、境瑞紀、苅和宏明、Michael Holbrook
    • 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(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      20131110-20131112
  • [学会発表] 第一原理計算を用いたインフルエンザウイルス表面糖タンパク質とマルチターゲット医薬リード天然物との高精度相互作用解析2013

    • 著者名/発表者名
      石坪江梨花、Kirshner Karl N、五十嵐学、Sriwilaijaroen Nongluk、鈴木康夫、常盤広明
    • 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(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      20131110-20131112
  • [学会発表] 計算科学的手法を用いたインフルエンザウイルスヘマグルチニンと亜型間交差反応性抗体との分子間相互作用の解析2013

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学、吉田玲子、関嶋政和、常盤広明、喜田宏、伊藤公人、高田礼人
    • 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(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      20131110-20131112
  • [学会発表] ダニ媒介性フラビウイルスによる中枢神経系病態におけるNS5蛋白の影響の解析2013

    • 著者名/発表者名
      好井健太朗、寸田祐嗣、五十嵐学、横澤香菜、境瑞紀、苅和宏明、Michael Holbrook、高島郁夫
    • 学会等名
      第156回日本獣医学会学術集会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県岐阜市)
    • 年月日
      20130920-20130922
  • [学会発表] De novo designed molecule to develop structure-based vaccine against Anthrax2013

    • 著者名/発表者名
      大西なおみ、武藤芽未、藤倉大輔、五十嵐学、東秀明
    • 学会等名
      第12回あわじしま感染症・免疫フォーラム
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] 新規抗炭疽ワクチンの開発に向けた人工設計タンパク質の作出2013

    • 著者名/発表者名
      武藤芽未、大西なおみ、藤倉大輔、五十嵐学、東秀明
    • 学会等名
      第7回細菌学若手コロッセウム
    • 発表場所
      広島エアポートホテル(広島県三原市)
    • 年月日
      20130807-20130809
  • [学会発表] 豚コレラウイルスの豚に対する病原性に関与するウイルス表面糖蛋白E2の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      田村友和、迫田義博、五十嵐学、Nicolas R、伊藤公人、岡松正敏、喜田宏
    • 学会等名
      第47回日本ウイルス学会北海道支部会夏季シンポジウム
    • 発表場所
      ホテル北の湯(北海道奈井江町)
    • 年月日
      20130720-20130721
  • [学会発表] De novo designed molecule to develop structure-based vaccine against Anthrax2013

    • 著者名/発表者名
      大西なおみ、武藤芽未、藤倉大輔、五十嵐学、東秀明
    • 学会等名
      第60回毒素シンポジウム
    • 発表場所
      楓香荘(兵庫県宍粟市)
    • 年月日
      20130717-20130719
  • [備考] バイオインフォマティクス部門 メンバーページ

    • URL

      http://www.czc.hokudai.ac.jp/bioinform/members/igarashi/index_j.html

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公開日: 2015-05-28  

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