Development and application of potential functions of mycovirus genes using budding yeast heterologous expression system

• Project/Area Number: 19K05946
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Moriyama Hiromitsu 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20392673)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: マイコウイルス / 2本鎖RNAウイルス / 凝集性蛋白質 / 酵母異種発現系 / 外被タンパク質 / プロセッシング / 微生物培養 / 糸状菌ウイルス / β-クリソウイルス / ウイルス蛋白異種発現 / パン酵母 / 生育促進 / 生育阻害 / 2μDNAプラスミド / 植物病原菌 / 強毒化ウイルス / 弱毒化ウイルス / 酵母異種発現

Outline of Research at the Start

植物病原菌に感染するマイコウイルスの新規遺伝子の潜在的機能をパン酵母に異種発現させて、生物活性を検証することにより、ジーンバンク情報では予測不可能な遺伝子産物の機能解明を試み、マイコウイルスが感染する植物病原菌の生育、病原性、代謝変換による薬剤感受性への影響の解析に帰還することにより、生物制御科学分野や発酵生産分野の新たな課題克服技術の切り口として活用する。これまでの事前検討によりマイコウイルス遺伝子産物がパン酵母に生育促進能、高温耐性、浸透圧耐性、薬剤耐性が付与する例を見出している。パン酵母を解析ツールとし、下等真核生物に広く感染するマイコウイルスが真核生物に与える潜在的な影響を解明する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated the effects of proteins possessed by mycoviruses infecting phytopathogenic filamentous fungi on budding yeast cells. Viral gene expression yeast cell growth rates, viable cell counts were measured, and expression analysis by RNA-Seq were performed. Full-length ORF2 protein of the pear black spot mycovirus AaCV1 belonging to the genus β-chrysovirus and the human pathogenic fungus AfuCV41362, full-length ORF3 proteins were also investigated to the yeast heterologous expression systems. The common properties of the conserved coat proteins of these viruses are that they undergo specific processing in each host fungus cell, have intracellular aggregation abilities, suppress growth speeds, and cause cell enlargement, as shown by GFP fusion protein expression experiments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではマイコウイルスの外皮蛋白質を材料としたパン酵母異種発現を利用した評価系を確立した。イネいもち病菌、ナシ黒斑病菌、ヒト病原性真菌のそれぞれに感染する3種のベータクリソウイルスの外皮蛋白質の同一性は30％と低いが、酵母細胞中では、凝集性、細胞成長の遅延、細胞の肥大化を共通して生じさせた。 RNA-Seqの結果、snoRNA、40Sリボソームサブユニット（イントロン含有遺伝子）、ロイシンtRNAなど翻訳系に関与する遺伝子の発現量低下が示された。本研究により凝集性蛋白質が齎す細胞毒性機構について、翻訳系遺伝子群の負の制御が示された事により、プリオン病などの疾患モデルへの適用も期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Department of Life Science/Faculty of Natural Sciences/Imperial College London(英国)
• [Int'l Joint Research] Department of Plant Protection/College of Agriculture/Can Tho University(ベトナム)
• [Int'l Joint Research] Department of Life Sciences/Faculty of Natural Sciences/Imperial College London(英国)
• [Int'l Joint Research] University of Hertfordshire(英国)
• [Int'l Joint Research] National Center for Biotechnology/Spanish National Research Council(スペイン)
• [Int'l Joint Research] Department of Plant Pathology/University of Kentucky(米国)
• [Journal Article] Identification and analysis of genes causing varietal differences of cesium accumulation in soybean (2021)
  • Author(s): Uda Shingo、Fukuhara Izumi、Daniela Artigas Ram?rez Mar?a、Kojima Katsuhiro、Djedidi Salem、Agake Shin-Ichiro、Kaga Akito、Matsunami Hisaya、Moriyama Hiromitsu、Yamada Tetsuya、Yokoyama Tadashi、Ohkama-Ohtsu Naoko
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition Volume: 67 Issue: 6 Pages: 670-680
  • DOI: 10.1080/00380768.2021.2010503
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Complete nucleotide sequence of an alphaendornavirus isolated from common buckwheat (Fagopyrum esculentum) (2021)
  • Author(s): Okada Ryo、Moriyama Hiromitsu、Ogawara Takashi、Cizek Heather、Valverde Rodrigo A.
  • Journal Title: Archives of Virology Volume: 166 Issue: 12 Pages: 3483-3486
  • DOI: 10.1007/s00705-021-05264-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Unique Terminal Regions and Specific Deletions of the Segmented Double-Stranded RNA Genome of Alternaria Alternata Virus 1, in the Proposed Family Alternaviridae (2021)
  • Author(s): Wu Chien-Fu、Aoki Nanako、Takeshita Naoki、Fukuhara Toshiyuki、Chiura Hiroshi X.、Arie Tsutomu、Kotta-Loizou Ioly、Okada Ryo、Komatsu Ken、Moriyama Hiromitsu
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 12
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.773062
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two novel endornaviruses co-infecting a Phytophthora pathogen of Asparagus officinalis modulate the developmental stages and fungicide sensitivities of the host oomycete (2021)
  • Author(s): Uchida K , Sakuta K , Ito A , Takahashi Y , Katayama Y , Omatsu T , Mizutani T , Arie T , Komatsu K , Fukuhara T , Uematsu S , Okada R , Moriyama H
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 3 Pages: 1-18
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.633502
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Alternaviruses (Unassigned) (2021)
  • Author(s): Moriyama H, Aoki N, Fuke K, Urayama-Takeshita K, Takeshita N, Chien-Fu Wu
  • Journal Title: Encyclopedia of Virology (Fourth Edition) Volume: 4 Pages: 544-548
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-814515-9.00031-x
  • ISBN: 9780128145166
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chrysoviruses (Chrysoviridae) - General Features and Chrysovirus-Related Viruses (2021)
  • Author(s): Kotta-Loizou, I, Coutts, R.H.A, Caston, J.R, Moriyama, H, Ghabrial, S.A
  • Journal Title: Encyclopedia of Virology (Fourth Edition) Volume: 4 Pages: 557-567
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phenotypic and Molecular Biological Analysis of Polymycovirus AfuPmV-1M From Aspergillus fumigatus: Reduced Fungal Virulence in a Mouse Infection Model (2021)
  • Author(s): Takahashi-Nakaguchi A, Shishido E, Yahara M, Urayama M, Ninomiya A, Chiba Y, Sakai K, Hagiwara D, Chibana H, Moriyama H, Gonoi T
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 11 Pages: 1-17
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.607795
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Population Structure of Double-Stranded RNA Mycoviruses That Infect the Rice Blast Fungus Magnaporthe oryzae in Japan (2021)
  • Author(s): Owashi Y, Aihara M, Moriyama H, Arie T, Teraoka T, Komatsu K
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.593784
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mycovirus-Induced Tenuazonic Acid Production in a Rice Blast Fungus Magnaporthe oryzae (2020)
  • Author(s): Akihiro Ninomiya, Syun-ichi Urayama, Rei Suo, Shiro Itoi, Shin-ichi Fuji, Hiromitsu Moriyama, Daisuke Hagiwara
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 11 Pages: 1-9
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.01641
  • NAID: 120007132655
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of an intrinsic mycovirus associated with reduced virulence of the human pathogenic fungus Aspergillus fumigatus. (2020)
  • Author(s): Takahashi-Nakaguchi A., Shishido E., Yahara M., Urayama SI., Sakai K., Chibana H., Kamei K., Moriyama H., Gonoi T.
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 10 Pages: 1-22
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.03045
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ICTV Consortium. ICTV Virus Taxonomy Profile: Chrysoviridae. (2020)
  • Author(s): Kotta-Loizou I., Castón J.R., Coutts R.H.A., Hillman B.I., Jiang D., Kim D.H., Moriyama H., Suzuki N.
  • Journal Title: Journal of General Virology Volume: 101 Issue: 2 Pages: 143-144
  • DOI: 10.1099/jgv.0.001383
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnaporthe oryzae chrysovirus 1 strain D confers growth inhibition to the host fungus and exhibits multiform viral structural proteins. (2019)
  • Author(s): Higashiura T., Katoh Y., Urayama S.I., Hayashi O., Aihara M., Fukuhara T., Fuji S., Kobayashi S., Hase S., Arie T., Teraoka T., Komatsu K., Moriyama H.
  • Journal Title: Virology Volume: 535 Pages: 241-254
  • DOI: 10.1016/j.virol.2019.07.014
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ナシ黒斑病菌N18株に混合感染する２種のマイコウイルスの粒子構成蛋白質及び相互作用の解析 (2022)
  • Author(s): 丸山洋平・千葉悠斗・浦山俊一・萩原大祐・福原敏行・森山裕充
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Analysis of the viral particle-associated proteins of a novel mycovirus, Diaporthe alternavirus 1 (DAV1) (2022)
  • Author(s): Chien-Fu Wu, Yoshiyuki Ito, Nobumitsu Sasaki, Takashi Ogawara, Hiromitsu Moriyama, Ryo Okada
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] パン酵母細胞を利用したアスパラガス疫病菌に感染するエンドルナウイルスの機能解析 (2022)
  • Author(s): 作田康平・内田景子・福原敏行・植松清次・岡田亮・森山裕充
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Colletotrichum fructicola mitovirus 1のミトコンドリア内局在性の調査 (2022)
  • Author(s): 北浦 健太朗・岡田 亮・小河原 孝司・福原敏行・森山裕充
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] 出芽酵母で発現したマイコウイルスMoCV1-A外被蛋白質の細胞内凝集体の解析 (2022)
  • Author(s): 林勇歩・岩﨑桃子・福原敏行・森山裕充
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Phytophthora kelmanii による ローズマリーとコモンセージに発生した疫病 (2022)
  • Author(s): 植松 清次・日恵野 綾香・大坪 佳代子・久保 周子・田中 千華・森山 裕充・景山 幸二
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Identification of 5′ terminal structure and specific genome alterations of segmented dsRNA mycovirus, Altenaria alternata virus 1 (AaV1), causing the morphologies changing in saprophyte A. alternata (2021)
  • Author(s): Chien-Fu Wu, Toshiyuki Fukuhara, Ryo Okada and Hiromitsu Moriyama
  • Organizer: American Society for Virology
• [Presentation] Site specific nick structures of two novel endornaviruses co-infecting a Phytopyhora pathogen of Asparagus officinalis (2021)
  • Author(s): Kohei, Sakuta, Keiko Uchida, Toshiyuki Fukuhara, Seiji Uematsu, Ryo Okada, Hiromitsu Moriyama.
  • Organizer: American Society for Virology
• [Presentation] Characterization of mitovirus infecting the strawberry anthracnose fungus, Colletotrichum fructicola (2021)
  • Author(s): Kentaro Kitaura, Ryo Okada, Takashi Ogawara, Toshiyuki Fukuhara, Hiromitsu Moriyama
  • Organizer: American Society for Virology
• [Presentation] Aggregated mycovirus structural proteins of the genus Betachrysoviridae caused impaired growth phenotypes in yeast, Saccharomyces cerevisiae. (2021)
  • Author(s): Yuho Hayashi, Toshiyuki Fukuhara, Hiromitsu Moriyama
  • Organizer: American Society for Virology
• [Presentation] ナシ黒斑病菌に混合感染する, Alternaria alternata chrysovirus 1と 新規 polymycovirus のゲノム及びウイルス構造タンパク質の解析 (2021)
  • Author(s): 丸山洋平・千葉悠斗・浦山俊一・萩原大祐・福原敏行・森山裕充
  • Organizer: 令和3年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] A new alternavirus, Diaporthe alternavirus 1 (DAV1), isolated from Diaporthe aff. acuta of strawberry (2021)
  • Author(s): Chien-Fu Wu, Kengo Nakamura, Toshiyuki Fukuhara, Takashi Ogawara, Hiromitsu Moriyama, Ryo Okada
  • Organizer: 令和3年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] アスパラガス疫病菌に感染するPhytophthora endornavirusの完全長cDNAクローン構築 (2021)
  • Author(s): 作田康平・内田景子・福原敏行・植松清次・森山裕充
  • Organizer: 令和3年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] 通気条件がColletotrichum fructicola mitovirus 1の細胞内局在性に及ぼす影響調査 (2021)
  • Author(s): 北浦 健太朗・岡田 亮・小河原 孝司・森山裕充
  • Organizer: 令和3年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] ナシ黒斑病菌N18株に感染する2種のマイコウイルスの性状解析 (2021)
  • Author(s): 丸山洋平・千葉悠斗・浦山俊一・萩原大祐・福原敏行・森山裕充
  • Organizer: 第20回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] アスパラガス疫病菌に感染するPhytophthora endornavirus の完全長cDNA クローン構築 (2021)
  • Author(s): 作田康平・内田景子・福原敏行・植松清次・森山裕充
  • Organizer: 第20回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] ２つの新規エンドルナウイルスが同時感染したアスパラガス疫病菌の 遊走子嚢形成と殺菌剤感受性 (2021)
  • Author(s): 内田景子、作田康平、井藤碧吏、 岡田亮、福原敏行、植松清次、森山裕充
  • Organizer: 第46回日本農薬学会大会
• [Presentation] Infection by three hypovirulence-associated chrysoviruses cause differential phenotypic traits in an isogenic Magnaporthe oryzae host (2021)
  • Author(s): Lemtukei Daniel, Hiromitsu Moriyama, Tsutomu Arie, Ken Komatsu
  • Organizer: 2021年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Sequence analysis of novel mycoviruses infecting the strawberry anthracnose fungus, Colletotrichum fructicola (2021)
  • Author(s): 岡田 亮・北浦健太朗・宮本拓也・秋元拓己・小河原孝司・森山裕充
  • Organizer: 2021年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Identification of 5′ terminal structure and specific genome alterations of segmented dsRNA mycovirus, Altenaria alternata virus 1 (AaV1), causing the morphologies changing in saprophyte A. alternata (2021)
  • Author(s): Chien-Fu Wu, Toshiyuki Fukuhara, Ryo Okada and Hiromitsu Moriyama
  • Organizer: 2021年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] アスパラガス疫病菌エンドルナウイルスの 遺伝子構造解析と生物学的機能解析 (2021)
  • Author(s): 作田康平，岡田 亮 ，内田景子、植松清次、福原 敏行，森山 裕充
  • Organizer: 2021年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] イチゴ炭疽病菌 (Colletotrichum fructicola) に感染する ミトウイルスの細胞内局在性と性状解析 (2021)
  • Author(s): 北浦 健太朗 ・岡田 亮 ・小河原 孝司 ・森山裕充
  • Organizer: 2021年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] 分裂酵母のオキシリピンを介した窒素代謝に関わる細胞間コミュニケーションの解明 (2021)
  • Author(s): 橋本莉央、八代田陽子、大澤 晋、平井 剛、森山裕充、吉田 稔
  • Organizer: 2021年度日本農芸化学会
• [Presentation] マイコウイルス由来タンパク質を出芽酵母に異種発現させた時に現れる生育促進現象の解析 (2020)
  • Author(s): 林 勇歩、原 和弘、岩﨑桃子、向由起夫、福原敏行、森山裕充
  • Organizer: 第53回酵母遺伝学フォーラム
• [Presentation] Specific genome alterations of segmented dsRNA mycovirus, Altenaria alternata virus 1 (AaV1), causing the morphologies changing in saprophyte A. alternata: (2020)
  • Author(s): Wu Chien-Fu, Fukuhara Toshiyuki, Okada Ryo and Moriyama Hiromitsu
  • Organizer: 2020年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] アスパラガス疫病菌に混合感染するPhytophthora endornavirusゲノムの末端構造及びニック構造の解析 (2020)
  • Author(s): 作田康平、内田景子、高橋優実、福原敏行、植松清次、森山裕充
  • Organizer: 2020年度日本植物病理学会関東部会
• [Presentation] ダイズの放射性セシウム吸収に関するQTL-seq解析および候補遺伝子の性能評価 (2020)
  • Author(s): 宇多真梧・大津直子・横山 正・山田哲也・森山裕充・Maria Daniela Artigas Ramirez・福原いずみ
  • Organizer: 2020年度日本土壌肥料学会関東部会
• [Presentation] 複数の分化型のFusarium oxysporumから見つかった新規デルタフレキシウイルスの塩基配列の解析 (2020)
  • Author(s): 岡田 亮, 北浦健太朗, 呉 建甫, 宮本拓也, 林 可奈子, 小河原孝司, 森山裕充
  • Organizer: 2020年度日本植物病理学会
• [Presentation] イチゴ炭疽病菌に感染するビクトリウイルスの全塩基配列の解析 (2019)
  • Author(s): 岡田亮，宮本拓也，林可奈子，小河原孝司，森山裕充
  • Organizer: 2019年糸状菌分子生物学カンファレンス
• [Presentation] イネいもち病菌における細胞外膜小胞の探索と性状解析 (2019)
  • Author(s): 浦山俊一, 岩橋由佳, 桝尾俊介, 兼松周作, 森山裕充, 高谷直樹, 野村暢彦, 竹下典男, 豊福雅典, 萩原大祐
  • Organizer: 2019年糸状菌分子生物学カンファレンス
• [Presentation] RNAゲノムを有するマイコウイルスが菌類に広く存在する理由は何か？ (2019)
  • Author(s): 森山 裕充
  • Organizer: 2019年糸状菌分子生物学カンファレンス シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 下等真核生物を往来するマイコウイルスの機能探索 (2019)
  • Author(s): 森山 裕充
  • Organizer: 日本ワンヘルスサイエンス学会
  • Invited
• [Book] Prions of Yeast: From Cytoplasmic Genes to Heritable Amyloidosis (2019)
  • Author(s): Wickner R.B., Massison D., Edskes H.K., Taylor K., Maddelein M.L., Moriyama H., Roberts B.T.
  • Total Pages: 267
  • Publisher: Humana Press