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

基本信息

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

项目摘要

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。

高脂血症是COVID-19（SARS-COV2）感染的危险因素，但据报道，服用降低固醇的药物汀类药物的严重程度和死亡率较低。在体外实验中，从膜上提取胆固醇（CHOL）抑制了SARS-COV2的感染到培养的人类细胞中。 CHOL水平还会影响其他包膜病毒感染。感染需要包膜膜（脂质膜）和细胞膜的融合。基于这些因素，我们想到的是探索Chol分子在生物膜模型系统中膜融合中的物理特性的参与。这是研究的目的。为了使膜融合发生，膜必须靠近在一起，并且膜相互接触。如果膜之间有强烈的排斥，则不可能在膜之间接触。首先，我们将Cochol的前体的Chol和Lanosterol（LAN）添加到由磷脂磷脂酰乙醇胺（POPE）组成的模型膜中，以研究两种固醇如何影响教皇膜的膜间相互作用。检查的浓度范围仍然很狭窄，但是在CHOL和LAN之间观察到差异。已经指出，在膜融合过程中，形成了类似于倒置的六边形相的倒胶束样结构。在使用核磁共振的先前研究中，当将chol添加到教皇中时，在低浓度下，反向六边形相变的温度会降低，但是当它以20 mol％的高浓度达到高浓度时，通过热测量确认了这种现象。如果反向六边形的形成和共促伴侣参与膜融合，则建议膜融合具有最佳的CHOL浓度比。在相关的成就中，诸如CHOL，神经酰胺（CER）也会影响教皇的层状六角形相变。先前获得的CER/POPE数据的重新分析结果作为论文发表。