APOBEC3Aによる抗ウイルス作用と変異導入の分子機序に関する新たな展開

本研究課題では、これまで想定していなかった、APOBEC3AによるRNA編集という視点からAPOBEC3Aによる抗レトロウイルス作用と変異導入効果の分子機序、ならびに細胞内制御機序を精査することを目的で研究を行っている。本年度は、1)APOBEC3ファミリーのうち、APOBEC3AのみがRNA編集効果を示す理由の解明、2)レトロウイルの遺伝的多様性への効果について進展があった。まず、APOBEC3AのRNA編集における基質特異性として、RNAの二次構造上のloopやbulge領域に存在するUUCトリヌクレオチドを好むことがわかった。通常、DNAとRNAとではリボースの違いにより塩基間距離が異なり、RNAのUUCはAPOBEC3の基質認識部位への配位に不適である。しかし、RNAのloopやbulge(U-shape構造)ではリボースのsugar packerがDNA型(C2´-endo pucker)に変化するため、UUCの塩基間距離はDNAと近似し、APOBEC3の基質認識部位に認識されることがわかった。さらに、APOBEC3ファミリーのうち、APOBEC3Aのみが酵素基質認識領域のloop1配列が短いため、U-shapeのRNAとの立体障害がなく結合できることが分子構造計算により判明した。これらの理由から、APOBEC3Aのみが高効率なRNA編集作用をもつと考えられた (Nakata et al. NAR 2023)。レトロウイルスの遺伝的多様性への影響については、APOBEC3AによるHIV-1の感受性には違いがあることを明らかにした。マクロファージ指向性HIV-1では、T細胞指向性HIV-1に比べAPOBEC3Aに抵抗性をもつことを見出した。APOBEC3AはHIV-1の遺伝的多様性に影響を与え、結果的にHIV-1に細胞指向性による感受性の違いが生じたと考えられた。

本研究課題では、これまで想定していなかった、APOBEC3AによるRNA編集という視点からAPOBEC3Aによる抗レトロウイルス作用と変異導入効果の分子機序、ならびに細胞内制御機序を精査することを目的で研究を行っている。本年度は、1)APOBEC3ファミリーのうち、APOBEC3AのみがRNA編集効果を示す理由の解明、2)レトロウイルの遺伝的多様性への効果について進展があった。まず、APOBEC3AのRNA編集における基質特異性として、RNAの二次構造上のloopやbulge領域に存在するUUCトリヌクレオチドを好むことがわかった。通常、DNAとRNAとではリボースの違いにより塩基間距離が異なり、RNAのUUCはAPOBEC3の基質認識部位への配位に不適である。しかし、RNAのloopやbulge(U-shape構造)ではリボースのsugar packerがDNA型(C2´-endo pucker)に変化するため、UUCの塩基間距離はDNAと近似し、APOBEC3の基質認識部位に認識されることがわかった。さらに、APOBEC3ファミリーのうち、APOBEC3Aのみが酵素基質認識領域のloop1配列が短いため、U-shapeのRNAとの立体障害がなく結合できることが分子構造計算により判明した。これらの理由から、APOBEC3Aのみが高効率なRNA編集作用をもつと考えられた (Nakata et al. NAR 2023)。レトロウイルスの遺伝的多様性への影響については、APOBEC3AによるHIV-1の感受性には違いがあることを明らかにした。マクロファージ指向性HIV-1では、T細胞指向性HIV-1に比べAPOBEC3Aに抵抗性をもつことを見出した。APOBEC3AはHIV-1の遺伝的多様性に影響を与え、結果的にHIV-1に細胞指向性による感受性の違いが生じたと考えられた。