構造生物学的手法によるウイルスの細胞侵入メカニズムの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26713018
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 橋口 隆生 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50632098)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 感染症 / ウイルス / 蛋白質 / 構造解析

研究実績の概要

ウイルスが標的細胞に侵入する際に、糖蛋白質がどの様な構造変化を伴うのかはウイルス学における大きなトピックの一つであるが、多くのウイルスで詳細なメカニズムは未解明のままである。そこで、本研究では申請者らが以前より取り組んでいる麻疹ウイルス等のパラミクソウイルスやマールブルグウイルス等のフィロウイルスを主なモデルとして細胞侵入メカニズムの全容を解明すべく、X 線結晶構造解析を用いて細胞侵入の鍵となる糖蛋白質の構造を解明し、ウイルス感染実験と組み合わせて詳細な侵入メカニズムのモデルを提唱することを目指している。
本年度はパラミクソウイルス科に属し麻疹（はしか）を引き起こす麻疹ウイルスの糖蛋白質の結晶作製を試み、膜融合能を担う糖蛋白質の結晶化に成功した。結晶が得られたことで麻疹ウイルスの細胞侵入機構の解明に向けた大きな進展となった。また、同じパラミクソウイルス科に属するムンプスウイルスではワクチン接種を行った集団でも一部が感染を起こすことが知られているが、ムンプスウイルスHN蛋白質の構造解析により、HN蛋白質の中和抗体が結合しやすい領域は分子表面でアルファヘリックス構造をとっており、ムンプスウイルスの株間での保存性が特に低いことが構造的に確認できた。また、この領域は受容体結合部位からも離れていた。このことがムンプスウイルスにおいてワクチン接種者での感染や、再感染が起きやすい構造基盤担っていると思われる結果を得た。さらに、HN蛋白質受容体結合ドメインの4量体化が細胞侵入（膜融合のきっかけ）にとって必須であること、その4量体中心には陰イオンが存在し、HN蛋白質上のアミノ酸と相互作用していることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Trisaccharide containing α2,3-linked sialic acid is a receptor for mumps virus (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubota M, Takeuchi K, Watanabe S, Ohno S, Matsuoka R, Kohda D, Nakakita S, Hiramatsu H, Suzuki Y, Nakayama T, Terada T, Shimizu K, Shimizu N, Yanagi Y, Hashiguchi T
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 113 ページ: 11579-11584
  • DOI: 10.1073/pnas.1608383113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 糖鎖受容体を介したムンプスウイルス細胞侵入メカニズムの構造生物学的・ウイルス学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋口隆生
  • 学会等名: 6th Negative Strand Virus-Japan
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2017-01-16 – 2017-01-16
• [学会発表] Molecular basis for negative-strand RNA virus entry and neutralization by antibodies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Hashiguchi
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-24 – 2016-10-24
• [学会発表] Characterization of Neutralizing Antibodies against Measles Virus (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Fukuda, Takao Hashiguchi, Shinji Ohno, Yusuke Yanagi
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-24 – 2016-10-24
• [学会発表] Linear saccharide moiety containing α2,3-linked sialic acid, rather than the sialic acid alone, constitutes a receptor for mumps virus (2016)
  • 著者名/発表者名: Marie Kubota, Kaoru Takeuchi, Shumpei Watanabe, Shinji Ohno, Rei Matsuoka, Daisuke Kohda, Shin-ichi Nakakita, Hiroaki Hiramatsu, Yasuo Suzuki, Tetsuo Nakayama, Tohru Terada, Kentaro Shimizu, Nobutaka Shimizu, Yusuke Yanagi, Takao Hashiguchi.
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23 – 2016-10-23
• [学会発表] Tetrameric interaction of the mumps virus hemagglutinin-neuraminidase head domain is critical for triggering membrane fusion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iori Okabe, Marie Kubota, Shin-ichi Nakakita, Takao Hashiguchi, Yusuke Yanagi.
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23 – 2016-10-23
• [学会発表] 抗体によるエボラ・マールブルグウイルスの中和機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋口隆生、柳雄介、松岡礼、神田大輔、Erica Ollmann Saphire
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-06-07 – 2016-06-07
• [図書] 医学のあゆみ (2017)
  • 著者名/発表者名: 久保田万理恵、橋口隆生、柳雄介
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社
• [備考] Crystal structure of MuV-HN bound to 3-SL
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=5B2D
• [備考] Crystal structure of MuV-HN
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=5B2C