Physical mechanisms of the role of cholesterol in envelope virus infection membrane fusion process

胆固醇在包膜病毒感染膜融合过程中作用的物理机制

• 批准号: 22K03541
• 负责人: 高橋 浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03541/
• 关键词: コレステロール; 膜融合; リン脂質膜; エンベロープウイルス; 逆ミセル様構造; 生体膜モデル; 膜間相互作用; ホスファチジルエタノールアミン; 脂質膜

高脂血症は新型コロナウイルス(SARS-Cov2)感染症の危険因子であるが、ステロール低下薬スタチン服用者は、重症化率、死亡率が低いとの報告がなされた。in vitro実験では、膜からコレステロール（Chol）を引き抜くとSARS-Cov2の培養ヒト細胞への感染が抑制された。他のエンベロープウイルス感染でもChol量が影響する。感染には、エンベロープ膜（脂質膜）と細胞膜の融合が必要である。これらのことに基づき、膜融合においてChol分子の物理的性質がどう関与するかを生体膜モデル系で探求することを着想した。これが研究の目的である。膜融合が起こるためには、膜同士が接近し互いの膜が接触する必要がある。膜間に強い反発作用があると膜同士の接触は実現しない。まず、リン脂質ホスファチジルエタノールアミン（POPE）からなるモデル膜に、CholとおよびコCholの前駆体であるラノステロール(Lan)を添加し、両ステロールがPOPE膜の膜間相互作用にどう影響するかを調べることに着手した。調べられた濃度範囲は、まだ狭いが、CholとLanで差が認められた。膜融合過程においては、逆ヘキサゴナル相類似の逆ミセル様構造が形成することが指摘されている。核磁気共鳴法による先行研究で、CholをPOPEに添加した場合、ラメラ相から逆ヘキサゴナル相転移温度は、低濃度では低下するが、20mol%を境に高濃度になると、逆に上昇するとされていたが、熱測定により、この現象を確認した。膜融合に逆ヘキサゴナル相形成やコCholが関与するのであるならば、膜融合に最適なChol濃度割合が存在することが示唆される。関連する業績として、Cholと同様にセラミド(Cer)もPOPEのラメラ-逆ヘキサゴナル相転移に影響を与える。過去に取ったCer・POPE系データを再解析した結果を論文として発表した。

Hyperlipidemia は new コ ロ ナ ウ イ ル ス (SARS - Cov2) adapting just-in-time inventory の 険 danger factor で あ る が, ス テ ロ ー ル low 薬 ス タ チ ン users は, intensive rate, low mortality が い と の report が な さ れ た. The in vitro be 験 で は, membrane か ら コ レ ス テ ロ ー ル (Chol) を lead き sorting く と SARS - Cov2 の cultivate ヒ ト cells へ の が inhibiting infection さ れ た. He エ エ ベロ プウ プウ プウ ス ス infection で エ Chol amount が affects する. Infection of に エ, エ ベロ ベロ プ プ membrane (lipid membrane) と cell membrane <s:1> fusion が necessary である. こ れ ら の こ と に base づ き, membrane fusion に お い て Chol, the nature of the molecular の physical が ど う masato and す る か を raw body membrane モ デ で ル department to search す る こ と think を し た. Youdaoplaceholder3 れが study the purpose of である. Membrane fusion が is necessary for <s:1> るために るために and the membrane partner が to approach the <s:1> <s:1> membrane が contact する. The intermembrane に strong <s:1> counterinteraction があると membrane contact <s:1> actual occurrence な な. ま ず, リ ン lipid ホ ス フ ァ チ ジ ル エ タ ノ ー ル ア ミ ン (POPE) か ら な る モ デ ル membrane に, Chol と お よ び コ Chol の 駆 body before で あ る ラ ノ ス テ ロ ー ル (Lan) を add し, struck ス テ ロ ー ル が POPE interaction between membrane の membrane に ど う influence す る か を adjustable べ る こ と に to し た. Adjust the べられた concentration range 囲 囲, まだ narrow が が, CholとLanで difference が and められた. Membrane fusion process に お い て は, reverse ヘ キ サ ゴ ナ similar ル の inverse ミ セ ル が others in structure formation す る こ と が blame さ れ て い る. Nuclear magnetic 気 resonance method に よ る leading research で, Chol を POPE に add し た occasions, ラ メ ラ phase か ら inverse ヘ キ サ ゴ ナ は planning ル phase shift temperature, low concentration で す low は る が, 20 mol % を に high concentration boundary に な る と, reverse rising に す る と さ れ て い た が, determination of thermal に よ り, こ の phenomenon を confirm し た. Membrane fusion に inverse ヘ キ サ ゴ ナ ル phase formation や コ Chol が masato and す る の で あ る な ら ば, membrane fusion に optimum な Chol concentration cut close が exist す る こ と が in stopping さ れ る. Masato even す る performance と し て, Chol と with others に セ ラ ミ ド (Cer) も POPE の ラ メ ラ - inverse ヘ キ サ ゴ ナ planning ル phase shift に influence を and え る. Take the past に っ た Cer · POPE is デ ー タ を to し た results を paper と し て 発 table し た.

项目成果

異なる3種のステロールによる一価不飽和リン脂質（POPC）二重層の膜厚さに及ぼす影響比較

三种不同甾醇对单不饱和磷脂（POPC）双层厚度影响的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: 高橋 浩;和田康平;岡山杏由美;星野達也
• 通讯作者: 星野達也

中性リン脂質膜の分子充填と膜間相互作用に対するコレステロールとラノステロールの影響比較

胆固醇和羊毛甾醇对中性磷脂膜分子堆积和膜间相互作用影响的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡山杏由美;和田康平;高橋 浩
• 通讯作者: 高橋 浩

リン脂質多層膜ベシクルにおける膜間相互作用に対するコレステロールとラノステロールの効果の比較

胆固醇和羊毛甾醇对磷脂多层囊泡膜间相互作用影响的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡山杏由美;和田康平;高橋 浩
• 通讯作者: 高橋 浩

薬剤代謝におけるコレステロールの役割を探るためモデル生体膜と薬剤の相互作用研究：リン脂質POPE/コレステロール/クロルゾキサゾン系

生物膜-药物相互作用模型研究探讨胆固醇在药物代谢中的作用：磷脂POPE/胆固醇/氯唑沙宗系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 狩野勝星,;高橋 浩
• 通讯作者: 高橋 浩

Comparison of the effects of cholesterol, lanosterol, and oxysterol on the thickness of phospholipid (POPC) model biomembranes

胆固醇、羊毛甾醇和氧化甾醇对磷脂（POPC）模型生物膜厚度影响的比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroshi Takahashi;Kohei Wada;Ayumi Okayama;Tatsuya Hoshino
• 通讯作者: Tatsuya Hoshino