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2015 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, 准教授 (10374240)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
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 / 分子モデリング
研究実績の概要

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S139/1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し、様々なHA亜型に結合するS139/1の分子認識機構を明らかにすることを目的としている。さらに本研究では、既知のHA-抗体複合体構造を鋳型に、抗体の親和性と特異性を操作し、多くのHAを認識する新規抗体の設計を目指している。
平成27年度は、これまで行ってきた結合自由エネルギー計算を、他のHA亜型や変異体に対しても拡張して行い、結果をさらに詳細に解析した。結果全体で見ると、中和される株のHAはS139/1と強く結合し、中和されない株ではS139/1との結合が弱かった。すなわち、本研究で考案した分子モデリング、結合自由エネルギー計算のプロトコルを用いることによって、実験結果を定性的によく再現できることが分かった。さらに、結合自由エネルギーのエンタルピー項をアミノ酸残基ごとに分解し、分子間相互作用におけるHAおよび抗体上の各残基のエネルギー寄与を解析した。その結果、98、136、153、156、158、159、193、194、196、226番目(H3 numbering)の残基が、中和される株に共通して強く結合していた。さらに分子間力を詳しく解析した結果、中和される株のHAでは、156、158、193番目のアミノ酸残基がS139/1と水素結合または塩橋を形成し、結合に非常に重要であることが分かった。実際、S139/1のエスケープ変異株では、これらの位置に変異が起こることが実験で確認されている。これらの結果は、中和される株としない株および抗体からのエスケープ変異を計算機シミュレーションで予測できる可能性を示唆している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究の遂行に最も重要な分子シミュレーションの計算に、想定以上の時間を要してしまったため。

今後の研究の推進方策

今後も申請書を基に計画を進めて行く予定である。具体的には、既知のHA-S139/1複合体構造を基に、中和されないHAを中和するようにS139/1を分子設計し、実験で検証を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していたより、分シミュレーションに時間がかかってしまい、抗体の分子設計を開始する時期が遅れてしまった。これにより、抗体分子設計のためのソフトウェアの導入時期が遅れてしまったため。

次年度使用額の使用計画

昨年度計画した通り、バーチャルファージディスプレイ法を用いた抗体の分子設計を行うため、専用ソフトウェアを購入する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization of the glycoproteins of bat-derived influenza viruses.2016

    • 著者名/発表者名
      Maruyama J, Nao N, Miyamoto H, Maeda K, Ogawa H, Yoshida R, Igarashi M, Takada A
    • 雑誌名

      Virology

      巻: 488 ページ: 43-50

    • DOI

      10.1016/j.virol.2015.11.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amino acid residues at positions 222 and 227 of the hemagglutinin together with the neuraminidase determine binding of H5 avian influenza viruses to sialyl Lewis X2016

    • 著者名/発表者名
      Hiono T, Okamatsu M, Igarashi M, McBride R, de Vries RP, Peng W, Paulson JC, Sakoda Y, Kida H
    • 雑誌名

      Arch Virol

      巻: 161(2) ページ: 307-316

    • DOI

      10.1007/s00705-015-2660-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiviral Drugs Targeting Influenza Virus Surface Proteins: A Computational Structural Biology Approach2015

    • 著者名/発表者名
      Igarashi M
    • 雑誌名

      Yakugaku Zasshi

      巻: 135(9) ページ: 1015-1021

    • DOI

      10.1248/yakushi

  • [雑誌論文] A Single Amino Acid in the M1 Protein Responsible for the Different Pathogenic Potentials of H5N1 Highly Pathogenic Avian Influenza Virus Strains2015

    • 著者名/発表者名
      Nao N, Kajihara M, Manzoor R, Maruyama J, Yoshida R, Muramatsu M, Miyamoto H, Igarashi M, Eguchi N, Sato M, Kondoh T, Okamatsu M, Sakoda Y, Kida H, Takada A
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10(9) ページ: e0137989

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0137989

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emergence of H7N9 Influenza A Virus Resistant to Neuraminidase Inhibitors in Nonhuman Primates2015

    • 著者名/発表者名
      Itoh Y, Shichinohe S, Nakayama M, Igarashi M, Ishii A, Ishigaki H, Ishida H, Kitagawa N, Sasamura T, Shiohara M, Doi M, Tsuchiya H, Nakamura S, Okamatsu M, Sakoda Y, Kida H, Ogasawara K
    • 雑誌名

      Antimicrob Agents Chemother

      巻: 59(8) ページ: 4962-4973

    • DOI

      10.1128/AAC.00793-15

    • 査読あり
  • [学会発表] Computational analysis of common epitope recognized by a broadly neutralizing monoclonal antibody against influenza A virus hemagglutini2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学、関嶋政和、安尾信明、阿部貴志、吉田玲子、渡部輝明、石坪江梨花、常盤広明、広川貴次、高田礼人
    • 学会等名
      第63回日本ウイルス学会学術集会
    • 発表場所
      福岡県福岡市 福岡国際会議場
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-24
  • [学会発表] 計算科学的アプローチによる人獣共通感染症研究2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学
    • 学会等名
      琉球大学熱帯生物圏研究センター共同利用研究会
    • 発表場所
      沖縄県中頭郡西原町 琉球大学
    • 年月日
      2015-11-13 – 2015-11-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational analysis of a conformational epitope of a broadly neutralizing antibody in influenza A virus hemagglutinin2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学、関嶋政和、安尾信明、阿部貴志、渡部輝明、常盤広明、広川貴次、高田礼人
    • 学会等名
      CBI学会2015年大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区 タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-29
  • [学会発表] インフルエンザウイルスHAタンパク質のpH依存性構造変化に関する分子シミュレーション研究2015

    • 著者名/発表者名
      三浦信明、五十嵐学
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] インフルエンザの制御と計算科学2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐学
    • 学会等名
      第9回CBI学会FMO研究会
    • 発表場所
      東京都港区 東京工業大学キャンパスイノベーションセンター
    • 年月日
      2015-05-13 – 2015-05-13
    • 招待講演
  • [備考] 北海道大学人獣共通感染症リサーチセンター 国際疫学部門 メンバー紹介

    • URL

      http://www.czc.hokudai.ac.jp/epidemiol/members/igarashi/

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公開日: 2017-01-06  

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