荒川 将志 助教

私たちの研究室では、哺乳動物細胞に細菌やウイルスなどの病原体を感染させ、あえて細胞の恒常性を崩した際に見られる「ストレス応答」を解析しています。これにより、普段は表に出ないものの、生体に本来備わっている生命現象の分子メカニズムの解明を進めています。また、明らかにしたメカニズムを応用し、生体の機能を能動的にコントロールする技術の創出も目指しています。

研究内容1: プラス鎖RNAウイルス複製の分子メカニズムの解析

日本脳炎ウイルスなどに代表されるフラビウイルスは、宿主細胞に感染するとその機能を乗っ取り、自身の複製・増殖を行います。一方で宿主細胞は、ウイルスを封じ込めるために様々なストレス応答を誘導して対抗します。私たちは、ウイルス感染細胞内で観察される特殊な構造体である「ウイルス複製オルガネラ」に着目し、そこで行われる「ウイルス vs 宿主」の攻防の分子機構を明らかにすることで、新規抗ウイルス薬の標的分子の同定や、得られた知見の他分野への応用を目指しています。

研究内容2: ウイルス感染を簡便に検出する新手法の開発

抗ウイルス薬の開発においては、感染力を持つウイルスがどの程度存在するかを測定する必要がありますが、ウイルスは極めて微小であるため直接目で数えることはできません。そこで私たちは、ウイルスのみが持つタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の活性に注目し、無染色・非侵襲で、感染細胞を生かしたまま検出できる新規バイオセンサー『FlipNanoLuc』を開発しました。現在は、このセンサーを抗ウイルス薬の探索に役立てるだけでなく、ウイルスが細胞内でどのように広がるかを生きたまま観察するなど、新たな感染動態の解明や技術の応用に取り組んでいます。

研究内容3: 選択的オートファジーレセプターHEATR3の分子機構の解明

細胞内では、ストレスによって損傷した細胞内小器官（オルガネラ）が「選択的オートファジー」によって分解されることで、細胞の恒常性が維持されています。細胞外から侵入するウイルスや細菌などの病原体もこの標的となり、それらを丸ごと除去する仕組みは「ゼノファジー」と呼ばれます。私たちは最近、このゼノファジーの誘導に必要な新たなオートファジーレセプタータンパク質として『HEATR3』を発見しました。HEATR3は、サルモネラ菌感染などにより引き起こされるエンドソーム膜の損傷を感知し、病原体や損傷膜の除去を駆動します。また、HEATR3は指定難病であるクローン病の関連遺伝子でもあり、この機能解析を通じて、感染防御のみならず、疾患発症メカニズムの解明や新たな治療法の開発につながる可能性があります。