2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanisms supporting infection and coexistence of host-virus systems in aquatic environments
| Project Area | Neo-virology: the raison d'etre of viruses |
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| Project/Area Number |
16H06437
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
長崎 慶三 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (00222175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 太一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, 研究員 (00402751)
外丸 裕司 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 瀬戸内海区水産研究所, 主任研究員 (10416042)
木村 圭 佐賀大学, 農学部, 講師 (30612676)
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | ウイルス / 赤潮 / 水圏微生物 / ウイルス系統組成 / 外洋域深海生態系 / 珪藻 / 渦鞭毛藻 / ゲノムインフォマティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度の実施内容と、それにより得られた研究成果を下記に列記する。
①海洋ウイルスの日周性を伴う転写活性調整様態の解明。藍藻群集の安定性に寄与している可能性を抽出。②青枯病病原菌感染性大型ファージのゲノムを解析。tRNA遺伝子を56個コードしていることを発見。③メガウイルス科ウイルスの分類群多様性が原核生物の分類群多様性を上回る可能性を示唆。④数リットルの海水中に数千種類以上のメガウイルス科ウイルスが存在していることを発見。⑤非培養ウイルスのゲノム報告時の最小必要情報に関する提案を投稿。⑥ネオウイルス学領域内の共同研究により、アメーバ感染性のメドゥーサウイルスゲノムを解析。極めて古いタイプのヒストン遺伝子やDNAポリメラーゼ遺伝子をコードしていることなどを解明。⑦浦ノ内湾における真核微生物とメガウイルス科巨大ウイルスの季節変動を解析。2019年度には、より長期間に亘る調査を実施予定。⑧「ウイルス情報統合解析システム」を構成する主要DBならびにウイルスゲノム新規分類法VirClassを開発。⑨遺伝子機能予測するツールを開発（KofamKOALA）。⑩深海域に生息する「鯨骨類」に感染している可能性が高いRNAウイルスのゲノム情報をFLDS法により取得。⑪「水圏環境中の微生物」に潜むRNAウイルスの多様性をFLDS法により解明し、浮遊性ウイルスよりも数倍多様なRNAウイルスが微生物細胞内で共存状態にあることを解明。⑫渦鞭毛藻感染性ウイルスへの大型DNAウイルスの感染および複製様態の可視化に成功。ウイルスの侵入箇所を特定。⑬珪藻のウイルスによる死滅が細胞の分裂速度に依存する可能性を検証。⑭海底泥から未知の珪藻DNAウイルス系統の存在を解明。
これらの成果に基づき、当初のロードマップに沿った研究推進が達成されたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
新学術領域「ネオウイルス学」の他班（生理研・村田和義、東京理科大・武村政春、東工大・望月智弘）との共同研究を実現し、その成果を原著論文として発信できた。また、ウイルス－宿主データベース（https://www.genome.jp/virushostdb/）は、毎月約１万人のユーザ（ユニークIPアドレス）からのアクセスを受け利用価値が認められつつある。さらに、本領域で開発したFLDS法については、ニッポンジーンのキット発売（協力）ISOVIRUS
http://nippongene.com/siyaku/product/extraction/isovirus/isovirus.htmlならびにライセンス契約（生物技研https://gikenbio.com/dnaanalysis/ngs/environment/）を開始するに至った。
このように、新たな学術的成果の集積のみならず、アウトリーチという点でも、本研究課題は当初の計画を上回る進捗度を示しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、以下の研究の推進を目指す。①浦ノ内湾で採取されたサンプルの解析を進め、真核生物とそれに感染するウイルス（メガウイルス科）の季節変動を特徴づける。また、浦ノ内湾で短期高頻度サンプリングを行い、真核生物・原核生物の遷移にウイルスが果たす役割について知見を得る。②ウイルス－宿主データベースに関しては、セグメントウイルスの情報を入力するシステムを整え、データの整理を開始する。ウイルスゲノムの新規分類法VirClassについては、ウェブツール化を実施する。③河川から海洋まで多様な環境における珪藻宿主対ウイルスの関係性をさらに詳しく探る。とくに，上流域における珪藻活動とウイルスの関係が，ウイルスを通して下流の珪藻群集にどのような影響を与えているのかに関する考察を目指す。④海洋環境下において，感染性ウイルス存在下にも関わらず珪藻が長期間に亘りブルームを維持できるという事象の根拠を明らかにする。とくに，弱った珪藻細胞をウイルスが選択的に殺すという過程が，珪藻のブルーム形成と維持に欠かせない環境機能である可能性について，「珪藻が細胞レベルでウイルス感染をキャンセルできる（逃れる）能力を持つ。」および「珪藻のウイルスによる死滅は細胞の分裂速度に依存する」という作業仮説の吟味を行う。珪藻とウイルスの共存関係を明らかにするためには、珪藻ウイルスの感染過程を詳細に明らかにしていく必要があると考えている。⑤培養法とPCRに基づく、宿主-ウイルス関係の特定を行う。具体的には、海底泥に存在する、宿主珪藻と対応関係があると推定される珪藻感染性ウイルスの多様性、ならびに季節的変化等の情報を整理し、沿岸域における珪藻とウイルスの関係について理解を深める。
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[Presentation] Optimization of a metabarcoding method for a major group of giant viruses in the environment2018
Author(s)
Prodinger F., Yanze L., Morimoto D., Omae K., Tominaga K., Gotoh Y., Takano Y., Nagasaki K., Hingamp P., Endo H., Yoshida T., Ogata H
Organizer
Workshop on Environmental Viruses
Int'l Joint Research
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