Comprehensive search and population genetic analysis of virus-like sequences in human genomes
| Project/Area Number |
23K23970
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| Project/Area Number (Other) |
22H02707 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45050:Physical anthropology-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
長田 直樹 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (70416270)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河合 洋介 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 副プロジェクト長 (30435515)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | ゲノム / 進化 / ヒトゲノム / 内在性レトロウイルス / レトロエレメント / ウイルス |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトゲノムの多くはウイルス様配列によって占められている．本研究計画では，膨大な量のヒトゲノム短鎖配列から，内在性レトロウイルス（ERV）を含む多様なウイルス様配列を探索し，ウイルスゲノムの挿入からみた人類の多様性を明らかにする．これまで一般的に行われてきた配列相同性だけを用いた探索ではなく，機械学習を用いた新たなウイルス様配列探索手法を開発し利用する．人類の移住の歴史を明らかにする新たなマーカーの発見，特定のウイルスと地域集団とのかかわり，ウイルス様配列の挿入に関わる自然選択の検出などを行い，20万年前以降の人類とウイルスの歴史的なかかわりを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度は，ヒトとほぼ同じゲノムサイズをもち，遺伝的に多様であるために多くの非リファレンス型挿入配列をもつと考えられる野生ハツカネズミ（Mus musculus）のゲノムデータを用いて，解析手法の評価を行った．既存の解析パイプラインでは一般的なレトロエレメント配列や繰り返し配列の挿入/欠失のみが解析の対象とされているが，より広範なウイルス様配列を探索するために，データベースの整備などを行い，探索パイプラインを構築した．その結果，日本産野生ハツカネズミ29個体の全ゲノム配列データから，LINE/SINE/LTR型のレトロエレメントにおいて，リファレンス配列に存在しない新規挿入約10万箇所が同定された．また，いくつかの座位においてこれまで知られていないウイルス様配列の挿入が見つかった．さらに，別の手法を用いた解析では，フレンド白血病ウイルスへの抵抗性に関わっているレトロエレメント由来遺伝子Fv-1遺伝子の長さを変化させる約1.3kbの欠失が全ゲノム解析によって同定された．この座位で，日本産野生ハツカネズミ集団はcastaneus亜種型の非欠失型のハプロタイプを有意に多くもっていた．日本産野生ハツカネズミの遺伝的背景はほぼmusculus亜種であることがわかっていることから，自然選択の結果形成されたパターンであると考えられる．その検証を行うために，野生ハツカネズミの人口動態モデルを作成し，観察された結果が進化的に中立な条件でどのくらい稀に起こるかについて推定した．今後，解析パイプラインのチューニングや長鎖シークエンサーデータを行い，解析結果の確認を行っていく予定である．また，ハツカネズミ亜種間での挿入頻度の違い等についても解析を行う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
4年間の計画の初年度であり，方法論の確立について研究を行った．予想以上の結果が得られた反面，解析手法についてはまだ検討する余地が残っている．2年目以降，計画通りにヒトを扱った研究を進めて行く．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は，手法の検討のために野生ハツカネズミを扱ったが，予想以上に興味深い結果が得られた．これは，野生ハツカネズミがもつ高い遺伝的多様性や特殊な集団構造の結果である可能性がある．令和5年度は，解析パイプラインのチューニングや長鎖シークエンサーデータを行い，解析結果の確認を行っていく予定である．また，ハツカネズミ亜種間での挿入頻度の違いや，集団構造の影響等についても解析を行う．さらに，新規同定された挿入位置に，セレクティブスウィープなど自然選択の痕跡が見られないかの確認を行う．並行して，ヒトのデータを扱うための倫理的な問題をクリアし，多数のヒトデータを対象にデータ解析を始めていく．
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
