プラスミド様2本鎖RNAレプリコンの起源と進化

• Project/Area Number: 17657078
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 福原 敏行 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助教授 (90228924)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 2本鎖RNA / レプリコン / プラスミド / Totivirus Chrysovirus / RNA依存RNA合成酵素 / ヤマヨツボシオオアリ / Alternalia alternata / 2本鎖 / Endornavirus / 紫紋羽病菌

Research Abstract

私たちは、1990年代から、宿主植物に対して病徴を示さず、宿主細胞に一定量存在し、垂直(種子)伝播するといったプラスミド様の性質をもち自己複製する2本鎖RNAレプリコンが種々の植物から検出されることを報告してきた。さらに、菌類、原生生物、昆虫からも同様な性質を示す2本鎖RNAが検出される。本研究では、植物だけでなく菌類、昆虫から検出される2本鎖RNAについて、塩基配列を中心とした分子構造を明らかにし、プラスミド様2本鎖RNAレプリコンの普遍性について明らかにした。
植物病原菌Alternalia alternate EGS35-193株からは、3.6-1.5kbpの4成分の2本鎖RNAが検出される。L鎖(3.6kbp)を鋳型としてcDNAクローニングをおこない全長の塩基配列を決定したところ、L鎖はTotivirusとChrysovirusのRNA依存RNA合成酵素(複製酵素)に相同性を示すタンパク質をコードするが、その相同性は低く、新規な2本鎖RNAウイルスに分類されうる可能性が示された。
昆虫ヤマヨツボシオオアリ(Camponotus yamaokai)からは、約6.3kbpの2本鎖RNAが検出される。この2本鎖RNAを鋳型にcDNAクローニングをおこない、約5kbpの塩基配列を決定・解析したところ、この2本鎖RNAは、TotivirusのRNA依存RNA合成酵素に相同性を示すタンパク質をコードすることが分かった。この結果は、昆虫に存在するプラスミド様2本鎖レプリコンから得られた初めての塩基配列情報である。また、Totivirusは、植物、原生生物、菌類から検出されていることから、動物(昆虫)も含めて、真核生物全般に分布するプラスミド様の性質を示す2本鎖RNAレプリコン(ウイルス)であることが示された。

Research Products

• [Journal Article] The dsRNA-binding protein DRB4 interacts with the Dicer-like protein DCL4 in vivo and functions in the trans-acting siRNA pathway. (2007)
  • Author(s): Nakazawa Y., Hiraguri A., Moriyama H., Fukuhara T.
  • Journal Title: Plant Molecular Biology 63 Pages: 777-785
• [Journal Article] The wide distribution of endornaviruses, large double-stranded RNA replicons with plasmid-like properties. (2006)
  • Author(s): Fukuhara T., Koga R., Aoki N., Yuki C., Yamamoto N., Oyama N., Udagawa T., Horiuchi H., Miyazaki S., Higashi Y., Takeshita M., Ikeda K., Arakawa M., Matsumoto N., Moriyama H.
  • Journal Title: Archives of Virology 151 Pages: 995-1002
• [Journal Article] Specific interactions between Dicer-like proteins and HYL1/DRB-family dsRNA-binding proteins in Arabidopsis thaliana. (2005)
  • Author(s): Hiraguri A, Itoh R, Kondo N, Nomura Y, Aizawa D, Murai Y, Koiwa H, Seki M, Shinozaki K, Fukuhara T.
  • Journal Title: Plant Molecular Biology 57 Pages: 173-188
• [Journal Article] Diurnal expression of five protein phosphatase type 2C genes in the common ice plant, Mesembryanthemum crystallinum.
  • Author(s): Sato K., Ohsato H., Izumi S., Miyazaki S., Bohnert H.J., Moriyama H., Fukuhara T.
  • Journal Title: Functional Plant Biology (in press)
• [Journal Article] The wide distribution of endornaviruses, large double-stranded RNA replicons with plasmid-like properties.
  • Author(s): Fukuhara T., Koga R., Aoki N., Yuki C., Yamamoto N., Oyama N., Udagawa T., Horiuchi H., Miyazaki S., Higashi Y., Takeshita M., Ikeda K., Arakawa M., Matsumoto N., Moriyama H.
  • Journal Title: Archives of Virology (in press)
• [Book] Genus Endornavirus. In Virus Taxonomy : Eighth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. (2005)
  • Author(s): Gibbs MJ, Pfeiffer P, Fukuhara T
  • Publisher: Elsevier/Academic Press
• [Book] Endornaviruses in "Encyclopedia of Virology, Third Edition"
  • Author(s): Fukuhara T., Moriyama H.
  • Publisher: Elsevier(in press)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 組換えベクターおよびその作製方法、ならびに、組換えタンパク質およびその産生方法 (2005)
  • Inventor(s): 福原敏行, 森山裕充
  • Industrial Property Rights Holder: 東京農工大学
  • Industrial Property Number: 2005-147256
  • Filing Date: 2005-05-19