フリーラジカルによるウイルス遺伝子変異メカニズムの解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10877054
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 赤池 孝章 熊本大学, 医学部, 助教授 (20231798)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 篤 東京大学, 医科学研究所, 助手 (40152699) ; 前田 浩 熊本大学, 医学部, 教授 (90004613) ; 宮本 洋一 熊本大学, 医学部, 助手 (20295132) ; 豊田 哲也 久留米大学, 医学部, 教授 (00197972) ; 永井 美之 東京大学, 医科学研究所, 教授 (20022874)
• Keywords: フリーラジカル / NO / パーオキシナイトライト / 遺伝子変異 / ウイルス感染病態 / ウイルス分子進化

Research Abstract

ウイルス感染病態において誘導型NO合成酵素(inducible NO synthase,iNOS)から過剰に産生されるNOは、共存する分子状酸素(O_2)や酸素ラジカル(活性酸素)などと反応し、パーオキシナイトライト(ONOO^-)などの反応性窒素酸化物の生成を介して、宿主に酸化ストレスをもたらす。一方で、感染炎症における酸化ストレスは、生体内で増殖するウイルスそのものにも加えられることが予想される。RNAウイルスは、一回の複製でヌクレチド残基あたり10^<-5>〜10^<-3>という頻度で変異し、極めて高度な遺伝的多様性を有しており、様々な環境中のストレスにより淘汰されながら分子進化を繰り返している。この様なウイルスの多様性は、これまで主にRNA複製の不正確さにより説明されてきたが、その分子メカニズムは今だに不明である。そこで今回、NOよりもたらされる酸化ストレスのウイルスの分子進化への関わりについて検討した。このため、変異のマーカー遺伝子としてgreen fluorescent protein(GFP)を組み込んだセンダイウイルス(GFP-SeV)を用いてNOやパーオキシナイトライトによるウイルス遺伝子変異促進作用について解析した。その結果、in vitroの系において、パーオキシナイトライトはウイルスに対して非常に強い変異原性を示した。さらにiNOS欠損マウスおよび野生マウスのGFP-SeV感染系において、野生マウスではiNOS欠損マウスの7倍程度高いウイルス遺伝子変異率が認められた。これらの知見は、ウイルス感染・炎症反応にともない過剰に産生されるNOやパーオキシナイトライトが、ウイルスの変異速度を高め、その分子進化に関与していることを示唆している。

Research Products

• [Publications] T. Sawa,et al.: "Alkylperoxyl radical-scavenging activity of various flavonoids and other phenolic compounds : Implications for the anti promoter effect of vegetables"J. Agric. Food Chem.. 42. 397-402 (1999)
• [Publications] S. Fujii,et al.: "Role of mitrec oxide in pathogenesis o herpes simplex virus encephalitis in rats"Virology. 256. 203-212 (1999)
• [Publications] H. Sugiura. et al.: "Role of peroxynitrite in airway microvascular hyperpermeability during late allergic phase in guinea pigs"Am. J. Respir. Crit. Care Med.. 160. 663-671 (1999)
• [Publications] K. Doi,et al.: "Induction of haem oxygenase-1 by nitric oxide and eschemia in experimental solid tumors and implecations for tumour growth"Br. J. Cancer. 80. 1945-1954 (1999)
• [Publications] K. Inoune,et al.: "Nitorsothiol formation catalyzed by ceruloplasmin : Implication for cytoprotective mechanism in vivo"J. Biol. Chem.. 274. 27069-27075 (1999)
• [Publications] Y. Suzuki,et al.: "Direct evidence of in vivo nitric oxide production and inducible nitric oxide synthase mRNA expression in the brain of living rat experimental meningitis"J. Cereb. Blood Flow Metab.. 19. 1175-1178 (1999)
• [Publications] Y. Miyamoto,et al.: "Novel functions of human α_1-protease inhibitor after S-nitorsylation : Inhibition of cysteine protease and antibacterial activity"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 267. 918-923 (2000)
• [Publications] Y. Miyamoto,et al.: "S-Nitrosylated human α_1-protease inhibitor"Biochem. Biophys.. (in press). (2000)
• [Publications] T. Akaike,et al.: "Viral mutation accelerated by nitric oxide production during infection in vivo"FASEB J.. (in press). (2000)
• [Publications] T. Akaike and H. Maeda: "Nitric Oxide and Infection (ed. F. C. Fang)"Kluwer Academic/Plenum Publishing Co., New York. 19 (1999)
• [Publications] T. Akaike: "Guanidino Compounds (eds. M. Mori, M. Ishida and J. F. Clark)"Blackwell Science Asia, Tokyo. 5 (1999)
• [Publications] T. Akaike and H. Maeda: "Nitric Oxide (ed. L. J. Ignarro)"Academic Press, San Diego (in press). (2000)