共生細菌ボルバキアによるウイルス抑制・宿主操作の基盤となる分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number	23K23627
Project/Area Number (Other)	22H02362 (2022-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2022-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 39050:Insect science-related
Research Institution	Jikei University School of Medicine
Principal Investigator	大手学東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (20386717)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	嘉糠洋陸東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (50342770)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000) Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000) Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000) Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords	ボルバキア / ヤブカ / デングウイルス / RNA / ウイルス / ショウジョウバエ
Outline of Research at the Start	細胞内共生細菌ボルバキアは、宿主のメス化、オス殺し、細胞質不和合性などの性比、生殖操作や、宿主のRNAウイルス耐性を誘導する。申請者はこれまでの研究から、ボルバキアが宿主の細胞質でRNAを制御し、多様な現象を引き起こしている可能性を示した。本研究では、その成果を発展させ、ボルバキアによるウイルス抑制・メス妊性の上昇、オス殺しの基盤となる分子機構の全容を解明することにより、他に類を見ない宿主と微生物との濃密な共生様式を明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	非常に多くの昆虫種に共生するボルバキアが、宿主を操作する仕組みの解明を行った。我はこれまで、宿主細胞内でボルバキアが宿主RNAと翻訳制御因子の相互作用を阻害することを明らかにしてきた。そこで、ボルバキアはRNAウイルスの増殖を阻害することが知られていることから、ウイルスRNAもボルバキアによる制御を受けているという仮説を立て、検証を行った。RNAウイルスのゲノムは複雑な二次構造を形成し、RNAポリメラーゼと相互作用することで複製することが知られている。そこで、ボルバキア共生ヤブカ培養細胞にデングウイルスを感染させ、ウイルスゲノムRNAの構造をDMS-seqにより解析した。その結果、ボルバキア共生細胞では、ウイルスゲノムRNAの二次構造の形成不全が引き起こされていた。興味深いことに、この形成不全は細胞から抽出した、タンパク質を含まないRNAでも観察された。そのことから、ボルバキアによってRNA自体の性質が変化している可能性が示された。そこで、ウイルスRNAの性質を詳細に調べるため、細胞内よりデングウイルスRNAを高純度で生成する手法の開発を目指した。バックグラウンドを抑えるために、デングウイルスRNAに特異的に結合するビオチン標識オリゴヌクレオチドを作成し、数10種類をそれぞれ低濃度で使用したところ、約5,000倍に濃縮することができた。今後、精製されたウイルスRNAの詳細な解析を行う。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ボルバキアがRNAの性質を変化させるという新たな知見を得た。また、その成果を発展させるための新たな解析手法を開発することができた。
Strategy for Future Research Activity	ボルバキアによって引き起こされるRNAの変質について、特にRNAに誘導される修飾に着目し、その変化を捉える。また、細胞内からRNA-タンパク質複合体を単離する手法を利用して、ボルバキアが標的とするRNAに含まれる宿主とボルバキアのタンパク質の網羅的同定を行う。ウイルスと宿主のRNAの解析を通して、ボルバキアによる宿主操作の礎となる分子機構の同定を目指す。