Evolutionary study of Cetartiodactyla and Carnivora animals using morbillivirus

• Project Area: Neo-virology: the raison d'etre of viruses
• Project/Area Number: 19H04847
• 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: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 竹田 誠 国立感染症研究所, ウイルス第三部, 部長 (40311401)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: モルビリウイルス / 受容体 / SLAM / 麻疹ウイルス / 鯨偶蹄目 / ネコ目 / 進化 / ウイルス / 共進化 / 哺乳動物

Outline of Research at the Start

ウイルス学的視点から哺乳動物の進化を検証し、その結果を従来の遺伝学的解析結果と比較評価することによって、新たにネオウイルス学的な進化論を展開し、「ネオウイルス学」の確立に貢献することを目的とする。ウイルス学的視点から、鯨偶蹄目動物の進化、その際のカバの重要性について解析を行い、ネオウイルス学に相応しい進化学研究を展開させていきたい。次に海棲哺乳動物とMoVの共進化について受容体利用能の観点から検討を行う。各種動物のSLAMとMoVのタンパク質との機能的相互作用を、実際に解析することによって、SLAM遺伝子変異の哺乳動物進化への関与を明らかにし、ネオウイルス学のさらなる発展に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

麻疹ウイルスは、ヒトに感染するモルビリウイルスである。紀元前６世紀頃に牛のモルビリウイルスから進化したと考えられている。モルビリウイルスには、他にイヌジステンパーウイルス、鯨類モルビリウイルス、アザラシモルビリウイルス、牛疫ウイルス、小反芻獣疫ウイルスなどが知られている。モルビリウイルスは、免疫細胞のSLAMと上皮細胞のネクチン4を受容体に用いて感染する。SLAMの動物種間のアミノ酸の相同性はやや低く、このことが、それぞれのモルビリウイルスが固有の宿主動物だけに感染する理由であると考えられてきた。本研究でわれわれは、多くのモルビリウイルスが、イヌSLAM、イルカSLAM、アザラシSLAMなど、異なる動物種のSLAMを効率よく利用できることを示した。一方、ヒトSLAMを効率良く利用できるのは、麻疹ウイルスだけであることを示した。さらに、麻疹ウイルスが、ヒトSLAMのN末の最末端とに特徴的な相互作用を形成することで、ヒトSLAM利用能を高めていることを示した。

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

• [Journal Article] Computational Analysis Reveals a Critical Point Mutation in the N-Terminal Region of the Signaling Lymphocytic Activation Molecule Responsible for the Cross-Species Infection with Canine Distemper Virus. (2021)
  • Author(s): Yamamoto Y, Nakano S, Seki F, Shigeta Y, Ito S, Tokiwa H, Takeda M
  • Journal Title: Molecules Volume: 26 Issue: 5 Pages: 1262-1262
  • DOI: 10.3390/molecules26051262
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measles Virus Hemagglutinin Protein Establishes a Specific Interaction With the Extreme N-Terminal Region of Human Signaling Lymphocytic Activation Molecule to Enhance Infection. (2020)
  • Author(s): Seki F, Yamamoto Y, Fukuhara H, Ohishi K, Maruyama T, Maenaka K, Tokiwa H, Takeda M
  • Journal Title: Front Microbiol Volume: 11 Pages: 1830-1830
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.01830
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Animal morbilliviruses and their cross-species transmission potential (2020)
  • Author(s): Takeda Makoto、Seki Fumio、Yamamoto Yuta、Nao Naganori、Tokiwa Hiroaki
  • Journal Title: Current Opinion in Virology Volume: 41 Pages: 38-45
  • DOI: 10.1016/j.coviro.2020.03.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phocine distemper virus uses phocine and other animal SLAMs as a receptor but not human SLAM (2020)
  • Author(s): Seki Fumio、Ohishi Kazue、Maruyama Tadashi、Takeda Makoto
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: - Issue: 8 Pages: 578-583
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12788
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] モルビリウイルスの新たな宿主への適応と進化 (2020)
  • Author(s): 2.竹田誠
  • Journal Title: 臨床とウイルス Volume: 48 Pages: 371-377
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specificity of Morbillivirus Hemagglutinins to Recognize SLAM of Different Species (2019)
  • Author(s): Fukuhara Hideo、Ito Yuri、Sako Miyuki、Kajikawa Mizuho、Yoshida Koki、Seki Fumio、Mwaba Mwila Hilton、Hashiguchi Takao、Higashibata Masa-aki、Ose Toyoyuki、Kuroki Kimiko、Takeda Makoto、Maenaka Katsumi
  • Journal Title: Viruses Volume: 11 Issue: 8 Pages: 761-761
  • DOI: 10.3390/v11080761
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Marine Morbilliviruses: Diversity and Interaction with Signaling Lymphocyte Activation Molecules. (2019)
  • Author(s): Ohishi K, Maruyama T, Seki F, Takeda M.
  • Journal Title: Viruses Volume: 11 Issue: 7 Pages: 606-606
  • DOI: 10.3390/v11070606
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 麻疹についての最新の知見：麻疹ウイルスの人への感染（適応）機構 (2020)
  • Author(s): 竹田誠
  • Organizer: 第52回日本小児感染症学会
• [Presentation] モルビリウイルスの新たな宿主への適応と進化 (2020)
  • Author(s): 竹田誠
  • Organizer: 第61回日本臨床ウイルス学会