Construction of molecular evolution model for genes derived from endogenous retroviruses
| Project/Area Number |
20K06775
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
中川 草 東海大学, 医学部, 講師 (70510014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂口 翔一 大阪医科薬科大学, 医学部, 助教 (20815279)
宮沢 孝幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (80282705)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 内在性レトロウイルス / ゲノム進化 / 受容体 / 細胞融合 / レトロウイルス / 分子進化 / 新規機能遺伝子 / 胎盤 |
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| Outline of Research at the Start |
ウイルスゲノムが宿主ゲノムに水平伝播した配列（EVE）が、宿主で機能遺伝子となった場合の進化モデルを構築する。EVE由来の遺伝子は、類似の機能をもっていても、動物の系統ごとに由来となるウイルスが異なることが多い。宿主で新規機能を獲得しているEVE由来の遺伝子が、進化の過程で別のEVE由来の配列に置き換わるためである（バトンパス仮説）。その要因は、EVE由来の遺伝子と宿主の感染受容体の関係が重要であると考えた。本仮説を検証するために、哺乳類の胎盤形成に関与するEVE由来の遺伝子と相互作用する宿主受容体について、ウイルス学実験により同定し、大規模に分子進化解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レトロウイルスが宿主ゲノムに水平伝播した配列（内在性レトロウイルス）が、宿主で機能遺伝子となった場合の進化モデルを構築する。特にヒト胎盤発生時に重要なsyncytin-1とsyncytin-2を例として、受容体として機能するASCT2とASCT1、そしてMFSD2aについて、ヒトを含めた霊長類で網羅的に同定し、その配列の特徴を解析した。その結果、syncytin-1は類人猿ではすべて保存されていたが、旧世界ザルの系統では途中に終止コドンが入っていたために、完全長のものは存在しなかったが、一方でほぼ同等の長さをもつものもいくつかの種であることがわかった。また、受容体については、ASCT1と比較してASCT2のほうが挿入・欠失変異があるなど、そのアミノ酸配列は多様であった。MFSD2aについては新世界ザル含め非常に保存性が高いことが分かった。一方で、syncytin-2と新世界ザルのMFSD2aの相互作用には種によって大きな違いがあることが分かり、それぞれが共進化をしている可能性があることについて分かってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス流行の関係で、全般的に研究の進行が遅くなっている。そのため、研究目標を修正し、まずは霊長類のsyncytin-1とASCT2/1、そしてsyncytin-2とMFSD2aの相互作用に関して、それぞれの種内での相互作用、種を超えた場合の相互作用について解析を行った。現在までにsyncytin-1、そしてASCT2とASCT1について、ヒトを含めた霊長類で網羅的に同定し、その配列の特徴を解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
syncytin-2の細胞融合活性は、新世界ザルの種間で差があることが明らかになったため、その融合能の違いがどのアミノ酸が関係するのかを明らかにするような実験を行うことを計画している。また、その変異が明らかになった場合は、どの系統でその変異が生じ、またsyncytin-2そのものの配列の変化などをも詳細に解析を行い、ゲノムに内在化したウイルスに由来する配列の進化と宿主受容体の進化について、その関係を網羅的に明らかにすることを計画する。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] HERV-derived ERVPb1 is conserved in Simiiformes, exhibiting expression in hematopoietic cell lineages, including macrophages.2021
Author(s)
Matsuzawa A, Lee J, Nakagawa S, Itoh J, Ueda M, Mitsuhashi S, Kochi Y, Kaneko-Ishino T, Ishino F
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Journal Title
International Journal of Molecular Sciences
Volume: 22
Pages: 4504-4504
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Comprehensive genomic analysis reveals dynamic evolution of endogenous retroviruses that code for retroviral-like protein domains.2020
Author(s)
Ueda, M.T., Kryukov, K., Mitsuhash, S, Mitsuhash, H, Imanishi, T, Nakagawa, S.
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Journal Title
Mobile DNA
Volume: 11
Pages: 29-29
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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