ウイルスと内在性ウイルス様エレメントの探索による現代と太古のウイルス多様性の理解

• Project Area: Neo-virology: the raison d'etre of viruses
• Project/Area Number: 19H04833
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka Prefecture University (2020); Kyoto University (2019)
• Principal Investigator: 堀江 真行 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (20725981)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: デルタウイルス / 古ウイルス学 / ボルナウイルス / 進化 / ウイルス叢 / ウイルスメタゲノム / 内在性ウイルス様配列 / ウイルス / 多様性 / ヴァイローム

Outline of Research at the Start

本研究は現代と過去にどのようなウイルスが存在したのかを把握するため、2つの方法を用いて網羅的なウイルス探索を行う。まず様々なユニークな環境（南極由来の材料等）からのウイルス探索と、公共のデータベース上にある様々な配列を解析により、現代のウイルスの探索を行う。さらに過去に生物のゲノムに組み込まれたウイルス由来の遺伝子配列を解析することによって太古のウイルスの探索を行う。これらを解明することによりウイルスの多様性、さらにはウイルスと宿主の共進化などに関する新規知見が得られる。

Outline of Annual Research Achievements

一昨年度に行ったデータベースの大規模解析により検出したRNAウイルスのうち、特にデルタウイルスに着目して解析を行った。デルタウイルスは自身のみではウイルス粒子を作ることができず、ヘルパーウイルスと呼ばれる他のウイルスのタンパク質を利用して、ウイルス粒子を形成する「サテライトウイルス」である。ヒトのデルタウイルスであるD型肝炎ウイルスはB型肝炎ウイルス（HBV）のタンパク質を利用して感染性のウイルス粒子を作ることが知られているが、その他のデルタウイルスについてはほとんど知られていない。本研究では鳥とウッドチャックのデルタウイルスの人工合成システムを作成して、ヘルパーウイルスに関する解析を行った。その結果、両デルタウイルスはHBVのタンパク質を利用できず、他のヘルパーウイルスが存在することが示唆された。これらの成果をまとめた論文が、Virus Evolution誌に掲載された。
また上記のデータベース解析により検出したウイルスについて、個々のウイルスに関する詳細な解析や総合的な解析を行った論文が、mBio誌などに掲載された。
また、脊椎動物ゲノムに存在するボルナウイルス由来の遺伝子配列の統合解析を行い、脊椎動物における約一億年にわたるボルナウイルス感染の歴史を明らかにした。古代のボルナウイルスが、約一億年以上前から哺乳動物に感染していたことを見出すとともに、既知の現代のボルナウイルスの宿主域から予測されるよりもはるかに広い動物にボルナウイルスが感染してきたことも明らかとなった。これらの成果はPNAS誌に掲載された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 国立台湾大学(その他の国・地域)
• [Journal Article] Isolation and whole-genome sequencing of a novel aviadenovirus from owls in Japan (2022)
  • Author(s): Kobayashi Hiroko、Uchida Yu、Fujino Kan、Horie Masayuki、Umezawa Eisuke、Aihara Naoyuki、Kamiie Junichi、Shimoda Hiroshi、Maeda Ken、Une Yumi、Taharaguchi Satoshi
  • Journal Title: Archives of Virology Volume: 167 Issue: 3 Pages: 829-838
  • DOI: 10.1007/s00705-022-05380-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A comprehensive profiling of innate immune responses in <i>Eptesicus</i> bat cells (2022)
  • Author(s): Lin Hsien‐Hen、Horie Masayuki、Tomonaga Keizo
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: 66 Issue: 3 Pages: 97-112
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12952
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a novel filovirus in a common lancehead (<i>Bothrops atrox</i> (Linnaeus, 1758)) (2021)
  • Author(s): HORIE Masayuki
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 83 Issue: 9 Pages: 1485-1488
  • DOI: 10.1292/jvms.21-0285
  • NAID: 130008092993
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 100-My history of bornavirus infections hidden in vertebrate genomes (2021)
  • Author(s): Kawasaki Junna、Kojima Shohei、Mukai Yahiro、Tomonaga Keizo、Horie Masayuki
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 118 Issue: 20
  • DOI: 10.1073/pnas.2026235118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Borna disease virus phosphoprotein triggers the organization of viral inclusion bodies by liquid-liquid phase separation (2021)
  • Author(s): Hirai Yuya、Tomonaga Keizo、Horie Masayuki
  • Journal Title: International Journal of Biological Macromolecules Volume: 192 Pages: 55-63
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.09.153
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a reptile lyssavirus in Anolis allogus provided novel insights into lyssavirus evolution (2021)
  • Author(s): Masayuki Horie, Hiroshi Akashi, Masakado Kawata, Keizo Tomonaga
  • Journal Title: Virus Genes Volume: 57 Issue: 1 Pages: 40-49
  • DOI: 10.1007/s11262-020-01803-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Virus-like insertions with sequence signatures similar to those of endogenous non-retroviral RNA viruses in the human genome. (2021)
  • Author(s): Kojima S, Yoshikawa K, Ito J, Nakagawa S, Parrish NF, Horie M, Kawano S, Tomonaga K.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 118 Issue: 5
  • DOI: 10.1073/pnas.2010758118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hidden Viral Sequences in Public Sequencing Data and Warning for Future Emerging Diseases (2021)
  • Author(s): Kawasaki Junna、Kojima Shohei、Tomonaga Keizo、Horie Masayuki
  • Journal Title: mBio Volume: 12 Issue: 4
  • DOI: 10.1128/mbio.01638-21
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of novel avian and mammalian deltaviruses provides new insights into deltavirus evolution (2021)
  • Author(s): Iwamoto Masashi、Shibata Yukino、Kawasaki Junna、Kojima Shohei、Li Yung-Tsung、Iwami Shingo、Muramatsu Masamichi、Wu Hui-Lin、Wada Kazuhiro、Tomonaga Keizo、Watashi Koichi、Horie Masayuki
  • Journal Title: Virus Evolution Volume: 7 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/ve/veab003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Interactions among eukaryotes, retrotransposons and riboviruses: endogenous riboviral elements in eukaryotic genomes (2019)
  • Author(s): Horie Masayuki
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 94 Issue: 6 Pages: 253-267
  • DOI: 10.1266/ggs.18-00049
  • NAID: 130007792029
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Year and Date: 2019-12-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a distinct lineage of aviadenovirus from crane feces. (2019)
  • Author(s): Mukai Y, Tomita Y, Kryukov K, Nakagawa S, Ozawa M, Matsui T, Tomonaga K, Imanishi T, Kawaoka Y, Watanabe T, Horie M
  • Journal Title: Virus Genes Volume: 55 Issue: 6 Pages: 815-824
  • DOI: 10.1007/s11262-019-01703-w
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] ボルナ病ウイルスは液-液相分離により細胞核内封入体を形成する (2021)
  • Author(s): 平井 悠哉、朝長 啓造、堀江 真行
  • Organizer: 2021 International HBV Meeting
• [Presentation] Identification of avian and mammalian deltaviruses provides novel insights into evolution of helper- satellite relationship (2021)
  • Author(s): Masashi Iwamoto, Yukino Shibata, Junna Kawasaki, Shohei Kojima, Yung-Tsung Li, Shingo Iwami, Masamichi Muramatsu, Hui-Lin Wu, Kazuhiro Wada, Keizo Tomonaga, Koichi Watashi, Masayuki Horie
  • Organizer: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 新規デルタウイルスの同定と性状解析により明らかとなったデルタウイルス伝播戦略の多様性について (2021)
  • Author(s): 岩本 将士、柴田 ゆき野、川崎 純菜、小嶋 将平、Yung-Tsung Li、岩見 真吾、村松 正道、Hui-Lin Wu、和多 和宏、朝長 啓造、渡士 幸一、堀江 真行
  • Organizer: The 27th East Asia Joint Symposium
• [Presentation] 100-My history of bornavirus infections hidden in vertebrate genomes. (2021)
  • Author(s): Junna Kawasaki, Shohei Kojima, Yahiro Mukai, Keizo Tomonaga, Masayuki Horie
  • Organizer: 第23回日本レトロウイルス研究会 夏期セミナー
• [Presentation] 脊椎動物ゲノムに隠された1億年にわたるボルナウイルス感染の歴史 (2021)
  • Author(s): 川崎純菜、小嶋将平、向井八尋、朝長啓造、堀江真行
  • Organizer: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 哺乳類・鳥類の公的シークエンスデータを用いたRNAウイルス配列の網羅的探索 (2021)
  • Author(s): 川崎純菜、小嶋将平、朝長啓造、堀江真行
  • Organizer: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 公共データベースを用いたマイナス鎖RNAウイルスの網羅的な探索 (2020)
  • Author(s): 堀江真行、佐々悠木子、川崎純菜、小嶋将平、朝長啓造
  • Organizer: 9th Negative Strand Virus-Japan Symposium
• [Presentation] 非モデル動物における内在性ボルナウイルス様配列の生物学的意義の解明を目指して (2019)
  • Author(s): 堀江真行
  • Organizer: 第3回進化学セミナー
• [Presentation] 現代と古代のRNAウイルスの多様性 (2019)
  • Author(s): 堀江真行
  • Organizer: 日本進化学会第21回大会
  • Invited
• [Presentation] 「データの再利用」によるウイルス様配列の網羅的探索 (2019)
  • Author(s): 堀江真行
  • Organizer: 第162回日本獣医学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Comprehensive identification of RNA virus-like sequences in publicly available transcriptome data from aves (2019)
  • Author(s): Masayuki Horie, Junna Kawasaki, Shohei Kojima, Keizo Tomonaga
  • Organizer: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 現代と古代のRNAウイルスの多様性の解明へ向けて (2019)
  • Author(s): 堀江真行
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] 内在性ボルナウイルス様配列の網羅的同定:真核生物とボルナウイルスの共進化過程の追跡 (2019)
  • Author(s): 川崎純菜、小嶋将平、向井八尋、朝長啓造、堀江真行
  • Organizer: 第3回進化学セミナー
• [Presentation] Systematic analysis of endogenous bornavirus-like elements to track the long-term evolutionary history of bornaviruses (2019)
  • Author(s): Junna Kawasaki, Shohei Kojima, Yahiro Mukai, Keizo Tomonaga, Masayuki Horie
  • Organizer: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 内在性ボルナウイルス様配列の網羅的同定：真核生物とボルナウイルスの共進化過程の追跡 (2019)
  • Author(s): 川崎純菜、小嶋将平、向井八尋、朝長啓造、堀江真行
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会