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ウイルス侵入における細胞膜形態―分子局在―シグナル伝達の時空間同時可視化解析

病毒入侵过程中细胞膜形态、分子定位和信号转导的时空同步可视化分析

基本信息

批准号：
17J07984
负责人：
吉田藍子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究において、ライブセル高速原子間力顕微鏡（高速AFM）と共焦点顕微鏡を一体化させたハイブリッドイメージングシステムの構築を行い、生きた細胞のエンドサイトーシスに伴う細胞膜ナノ動態を捉えることに成功した（Yoshida et al. 2018 PLoS Biology）。さらにインフルエンザウイルスが宿主細胞へ侵入する瞬間を高い時空間分解能で捉えることに成功した。この観察系では、細胞表面の蛍光標識ウイルス粒子はAFM像に白い輝点として検出され、細胞内部の粒子はAFMでは検出されない。この情報とウイルスの蛍光シグナルの位置情報から、ウイルス粒子が細胞表面か内部に位置するかを空間的に切り分けることができた。さらにクラスリンの局在とともに蛍光標識ウイルスの侵入の様子を観察したところ、クラスリン依存性経路を介したウイルス侵入では、ウイルス周囲に膜のくぼみができること、膜の隆起がウイルス粒子を覆うように取り込むことを見出した。エンドサイトーシス関連タンパク質（Arp3、コータクチン）の相関イメージングと阻害薬を用いた実験から、膜隆起の形成にコータクチンとArp2/3複合体を起点としたアクチン重合が関わっていることを突き止めた。これらは、従来考えられてきたダイナミン依存的な「膜の括り切り」に加え、アクチン依存的なプロセスの小胞形成への関与を示唆する。加えて、ウイルスが誘発するシグナル伝達の一つ（上皮成長因子受容体のシグナル伝達）の下流において、エンドサイトーシスの起きやすい膜ドメインが形成することを明らかにした。今後、さらなるウイルス侵入現場の力学的、あるいはシグナリングの側面からの詳細な解析により、インフルエンザ感染に特異的な分子・細胞膜ナノ動態の解明が見込まれる。本研究で確立した観察系は、他のウイルスの侵入現場観察に応用可能であり、将来的に抗ウイルス対策への寄与が期待される。

In this study, the integration of high-speed atomic force microscopy (high-speed AFM) and confocal microscopy was successfully carried out in the construction of biological cells and cell membrane dynamics (Yoshida et al. 2018 PLoS Biology). The host cell invasion was successful when the spatial decomposition was performed. The observation system is that the particles on the cell surface are detected by AFM, and the particles inside the cell are detected by AFM. This information includes information on the position of particles on the surface of cells, the position of particles on the interior of cells, and the position of particles on the surface of cells. In addition, the light identification of the invasion of the particles in the film is detected by the light identification of the invasion of the particles in the film. The relationship between Arp3 and Arp2/3 complex is the starting point for the formation of membrane bulge. The cell formation relationship between the dependent membrane and the dependent cell is added to the dependent membrane. Add to this list the following information about growth factor receptor (EGF receptor) and its downstream components: From now on, the dynamics of the invasion site, the detailed analysis of the bottom surface of the infection, the specific molecules of the infection, and the dynamic analysis of the cell membrane will be revealed. This study establishes that the investigation is based on the possibility and expectation of future anti-invasion strategies.