持続感染性ＲＮＡウイルスを用いたｐｉＲＮＡによる非自己認識システムの解明

• Project/Area Number: 17J02408
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 庄司 佳祐 宇都宮大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: piRNA / Zucchini / silkworm / BmN4 / カイコ / BmLV / virus

Outline of Annual Research Achievements

(1) piRNAの基礎情報収集：piRNA経路関連因子の機能解析
複数のpiRNA経路関連遺伝子がBmLV piRNAの産生に関与することが判明している。そこで、piRNA経路関連分子の研究では、ウイルス由来のpiRNA産生に関与する分子であるZucchini (zuc)の詳細な機能解析を行った。これまで、Zucによるpre-piRNAの産生に際しては、Uの一塩基前を切断すると考えられていた。本研究では、Zucが切断する領域をランダムな配列にして、数万通りあるそれらの配列を解析することで、Zucがどのような配列を好んで切断するのかを調査した。その結果、Zucの切断の際には、これまで知られていた切断箇所の１塩基後のUだけではなく、特定の位置に、これまで知られていなかったいくつかの塩基の好みが存在することが判明した。さらに詳細な解析から、好みの塩基が特定の位置に存在するか否かが、PIWIタンパク質およびZucの２つの様式のいずれで切断されやすいかを決めていることが判明した。これらの内容に、前年度までの内容を含めたものをNature誌において発表した。
(2)ウイルス感染時に産生されるpiRNAの詳細な配列解析
前年度までの研究で、ウイルスに由来するpiRNAには配列上の特徴が存在することが判明していた。上記のZucの機能解析によって判明したZucの切断モチーフと、ウイルスpiRNAの配列上の特徴を比較したところ、その特徴が合致することが判明した。このことは、ウイルスpiRNAの産生がZucに依存した経路によっていることを示唆する。上記の研究と合わせて、普通のpiRNAとは違う、ウイルスに由来するpiRNAがどのようにできるのか、と言う問いに対して、解答を用意することに成功した。前年度までの解析を合わせて、これらの内容は現在論文作成中である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Zucchini consensus motifs determine the mechanism of pre-piRNA production (2020)
  • Author(s): Izumi Natsuko、Shoji Keisuke、Suzuki Yutaka、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
  • Journal Title: Nature Volume: 578 Issue: 7794 Pages: 311-316
  • DOI: 10.1038/s41586-020-1966-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptome profiling reveals infection strategy of an insect maculavirus (2018)
  • Author(s): Katsuma Susumu、Kawamoto Munetaka、Shoji Keisuke、Aizawa Takahiro、Kiuchi Takashi、Izumi Natsuko、Ogawa Moe、Mashiko Takaaki、Kawasaki Hideki、Sugano Sumio、Tomari Yukihide、Suzuki Yutaka、Iwanaga Masashi
  • Journal Title: DNA Research Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 277-286
  • DOI: 10.1093/dnares/dsx056
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] カイコ個体と培養細胞のゲノム比較から判明したpiRNA産生の条件 (2020)
  • Author(s): 庄司佳祐、泊幸秀
  • Organizer: 日本蚕糸学会第90回蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
• [Presentation] Bombyx mori latent virus持続感染細胞におけるBombyx mori fasciclin1上流領域の解析 (2020)
  • Author(s): 酒井大吉、庄司佳祐、勝間進、岩永将司
  • Organizer: 日本蚕糸学会第90回蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
• [Presentation] piRNAはどのようにつくられるのか? Zucchini（ズッキーニ）によるRNA切断ルールの解明 (2020)
  • Author(s): 庄司佳祐
  • Organizer: 日本蚕糸学会第90回蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
  • Invited
• [Presentation] カイコpiRNAの3′末端形成機構に関するBioinfomatics解析 (2019)
  • Author(s): 庄司 佳祐、泉 奈津子、泊 幸秀
  • Organizer: 第21回 日本RNA学会年会
• [Presentation] In vitro analysis of BmZuc cleavage-mediated pre-piRNA generation in silkworms. (2019)
  • Author(s): Natsuko Izumi, Keisuke Shoji, Yukihide Tomari
  • Organizer: 第21回 日本RNA学会年会
• [Presentation] カイコpiRNAの3'末端形成機構に関するBioinformatics解析 (2019)
  • Author(s): 庄司 佳祐、泉 奈津子、泊 幸秀
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] カイコ培養細胞において持続感染している昆虫マキュラウイルスから産生されるsmall RNAの保持する特徴 (2019)
  • Author(s): 庄司佳祐・泉奈津子・泊幸秀・岩永将司・勝間進
  • Organizer: 平成31年度 蚕糸・昆虫機能利用学術講演会 日本蚕糸学会89回大会
• [Presentation] Bioinformatic analysis on the 3' end formation of silkworm piRNAs (2019)
  • Author(s): Keisuke Shoji, Natsuko Izumi, Yukihide Tomari
  • Organizer: Keystone Symposia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bioinformatic analysis on the 3' end formation of silkworm piRNAs (2018)
  • Author(s): Keisuke Shoji, Natsuko Izumi, Yukihide Tomari
  • Organizer: JAJ RNA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] カイコpiRNAの3'末端形成機構に関するバイオインフォマティックス解析 (2018)
  • Author(s): 庄司佳祐、泉奈津子、泊幸秀
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] カイコ培養細胞において持続感染している昆虫マキュラウイルスは二つの異なったsmall RNA経路によって抑制される (2018)
  • Author(s): 庄司佳祐・泉奈津子・鈴木穣・泊幸秀・岩永将司・勝間進
  • Organizer: 平成30年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
• [Presentation] カイコマキュラウイルスはpiRNA経路およびRNAi経路によってRNAサンレンシ ングを受ける (2017)
  • Author(s): 勝間進・庄司佳祐・川本宗孝・木内隆史・泉奈津子・泊幸秀・鈴木穣・岩永将司
  • Organizer: 昆虫病理研究会
• [Presentation] カイコ培養細胞において持続感染している昆虫マキュラウイルスに由来するpiRNA の性状 (2017)
  • Author(s): 庄司佳祐・泉奈津子・鈴木穣・泊幸秀・岩永将司・勝間進
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Remarks] Zucchini（ズッキーニ）論文の日本語プレスリリース
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/pressrelease/200130/
• [Remarks] Zucchini（ズッキーニ）論文の英語プレスリリース
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00087.html
• [Remarks] [研究成果発表]見た目は植物ウイルス、でも昆虫細胞に持続感染しているウイルスの謎を解明
  • URL: http://www.utsunomiya-u.ac.jp/topics/2018/01/006117.php