2020 Fiscal Year Annual Research Report
ウイルスのPLAMP生成機構とPLAMPを介した病原性制御機構の解明
| Project Area | Establishment of PLAMP as a new concept to determine self and nonself for obligatory intracellular pathogens |
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| Project/Area Number |
20H05773
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
橋口 隆生 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (50632098)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Keywords | PLAMP / ウイルス学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エンベロープウイルスは、異なる細胞上マイクロドメイン・細胞・組織・個体由来の膜を被って出芽し、次の標的細胞へと侵入するため、ウイルス感染(膜融合による細胞侵入と膜分裂による出芽)に伴って、宿主由来膜成分や因子の持ち込み・持ち出しが起きる。こうしたミクロの変化は、本来宿主由来であるはずの脂質や糖鎖、代謝物質、蛋白質、核酸等の量や質、局在、組成を変動させると考えられる。そこで、本研究は、ウイルス感染(膜融合による細胞侵入と膜分裂による出芽)に伴う宿主側のミクロな変化を宿主自身が如何にして感知するのか、すなわち、ウイルス感染によって生じる宿主由来分子パターン(Pathogen “Life cycle”-Associated Molecular Pattern:PLAMP)を介した病原性制御機構の解明を原子・分子・細胞レベルで明らかにすることを目的に研究を行った。
本年度は、ウイルス感染によって生じるPLAMPを介した病原性制御機構の解明を目的として、受容体やプロテアーゼとは異なり、ウイルス因子と直接結合しないPLAMP因子が膜融合（自己化）を制御する現象を解析した。これらのPLAMP因子が生成され、ウイルス膜融合を制御する分子機構を、精製蛋白質を用いた相互作用解析や性状解析、ウイルス感染における機能解析、細胞上での発現制御解析を通して詳細に調べた。また、ウイルスの膜融合を阻害するPLAMPの一つとして抗体によるウイルス感染阻害機構を構造生物学的な手法により詳細に解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はウイルス感染によって生じる宿主由来分子パターン(Pathogen “Life cycle”-Associated Molecular Pattern:PLAMP)を介した病原性制御機構の解明を目的として以下の実験項目を行った。
1)受容体やプロテアーゼとは異なり、ウイルス因子と直接結合しない新規PLAMP因子によるコロナウイルス膜融合（自己化）制御機構を、原子（構造解析）・分子（精製蛋白質を用いた結合分子同定と相互作用解析、性状解析）・細胞（過剰発現系および抑制発現系によるウイルス感染に対する影響の解析）レベルで解析した。
2) PLAMP発現変化に伴い生じる生命科学的意義を探索するため、同定したPLAMP過剰発現系または抑制発現系を用いて、細胞生物学的変化（cell cycle、輸送、局在解析）として解析した。
3）本領域研究で領域内・共同研究者が同定済みPLAMP因子及び相互作用分子の生物物理的解析（熱力学的解析、結合定数解析）と構造解析（X線結晶構造解析、高分解能cryo電子顕微鏡解析）を行うため、大腸菌発現系、昆虫細胞発現系、ヒト培養細胞発現系など、それぞれの標的蛋白質に応じた蛋白質発現系を検討した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は以下の項目について実験を実視し、研究を推進する。
1) PLAMP因子によるウイルス膜融合（自己化）制御機構の解析：受容体やプロテアーゼとは異なり、ウイルス因子と直接結合しないPLAMP因子によるウイルス膜融合（自己化）制御機構を、昨年度に引き続き、原子・分子・細胞レベルの解析により解明する。パラミクソウイルスとコロナウイルスに対して、精製蛋白質を用いて感染阻害効果があるかについても評価・解析する。
2) PLAMP発現変化に伴い生じる生命科学的意義を探索：細胞生物学を得意とする本研究班内メンバーと協力して、細胞生物学的変化（cell cycle、輸送、局在解析）の解析を行うことで、PLAMPの生命科学的意義を研究する。
3）PLAMP因子及び相互作用分子の蛋白質科学的解析：本領域研究班内で同定済み、及び、新規同定されたPLAMP因子及び相互作用分子の生物物理的解析（熱力学的解析、結合定数解析）と構造解析（X線結晶構造解析、高分解能cryo電子顕微鏡解析）を行うため、大腸菌発現系、昆虫細胞発現系、ヒト培養細胞発現系など、それぞれの標的蛋白質に応じた蛋白質発現系をさらに最適化し、変異体解析にも取り組むことで、病原体とPLAMPの鬩ぎ合いを原子・分子で解明することを目指す。
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