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細菌感染ウィルスのゲノム組み換えの宿主依存性と疾患特異性のビッグデータ解析

Publicly Offered Research

Project AreaNeo-virology: the raison d'etre of viruses
Project/Area Number 17H05826
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute of Infectious Diseases

Principal Investigator

矢原 耕史  国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 主任研究官 (70542356)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsファージ / ヴァイローム / 組換え / 進化 / 細菌 / ゲノム / 自然選択 / 航空 / 組み換え / ウイルス / ビッグデータ / 口腔
Outline of Annual Research Achievements

まず、地球上のウイルスの多様性と総体に関して、2016年のNatureの論文(Paez-Espino et al)で発表された12万本以上の塩基配列データの中から、宿主細菌が種レベルで推定された211のウイルスグループ(種)を抽出し、進化の原動力としての宿主に重複感染したウイルス間で生じるゲノムの組換えに注目して解析した研究を論文にまとめた(論文の査読過程で上記のNature論文の著者も加わり、Scientific Reportsに出版)。80%以上のウイルスグループで組換えが検出され、そのうち25のウイルスグループで組換えが特に高頻度に検出され、それらは、ウイルスの大系統樹の中で幅広く分布し、口腔細菌を宿主とすることが明らかになった。さらに、組換えが特に高頻度に検出される遺伝子は、ファージの形態形成に関する遺伝子に有意に多く、口腔細菌を宿主とするファージの一部は、ゲノムの頻繁な組み換えによって宿主の免疫系から逃れ続けている可能性が明らかになった。この成果の口頭発表を、進化学会、口腔感染症学会、ゲノム微生物学会、国立遺伝研の研究集会で行った。
次に、ウイルスと宿主細菌の関係を探るモデル系として、両者が最も高密度に存在する環境の1つとされる口腔に注目するという観点から、唾液を可能な限りdeepにショットガンメタゲノム解読する研究について、新たに「先進ゲノム支援」に採択され、HiSeqだけでなく、唾液1mLから抽出されるDNA量(PacBioに必要な量の半分以下)にも適用可能なOxford Nanoporeの最新機種PromethIONによる解読を、まずは健常者由来の4サンプルを対象に行った。一方、口腔内の細菌叢・ウイルス叢と疾患との潜在的な関係を探るために、口腔疾患の患者由来の唾液の収集も行った。これらの解析には、次年度から始まる本領域の第二期公募研究で取り組む。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Int'l Joint Research] Leibniz Institute(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Joint Genome Institute(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Leibniz Institute(ドイツ)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Joint Genome Institute(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation of recombination-intense viral groups and their genes in the Earth’s virome2018

    • Author(s)
      Meier-Kolthoff Jan P.、Uchiyama Jumpei、Yahara Hiroko、Paez-Espino David、Yahara Koji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 11496-11496

    • DOI

      10.1038/s41598-018-29272-2

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of recombination-intense viral groups and their genes in the Earth's virome2019

    • Author(s)
      Koji Yahara, Jan P. Meier-Kolthoff, Jumpei Uchiyama, Hiroko Yahara, David Paez-Espino
    • Organizer
      日本ゲノム微生物学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ウイルスの系統とゲノム組換え - Earth's viromeデータの解析から -2018

    • Author(s)
      Koji Yahara, Jan P. Meier-Kolthoff, Jumpei Uchiyama, Hiroko Yahara, David Paez-Espino
    • Organizer
      日本進化学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 種内・近縁種間での遺伝情報の水平移動 - ウイルスと薬剤耐性菌を例に -2018

    • Author(s)
      矢原耕史
    • Organizer
      遺伝研・研究集会「自然界の生物種間における遺伝情報の多様性をもたらす "DNA水平伝播" の解析と活用法」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of Recombination-intense Viral Groups and Genes in Oral Microbiome2018

    • Author(s)
      Koji Yahara, Jan P. Meier-Kolthoff, Jumpei Uchiyama, Hiroko Yahara, David Paez-Espino
    • Organizer
      日本口腔感染症学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-02-28  

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