How baculoviruses manipulate host brain?: realationship between neuronal infection and host manipulation.

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14471
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 國生 龍平 金沢大学, 生命理工学系, 研究協力員 (90756537)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 宿主操作 / バキュロウイルス / カイコ / BmNPV / GAL4-UAS / ゲノム編集 / 中枢神経系

Outline of Annual Research Achievements

バキュロウイルスに感染したチョウ目昆虫の幼虫は異常な徘徊行動を呈する。この現象はウイルスによる利己的な宿主操作であると考えられている。これまでの研究から、バキュロウイルスは宿主の脳に感染することで直接的に行動中枢を操作していることが示唆されたが、その直接的な証拠はいまだ得られていない。そこで本研究課題は、ウイルスゲノムをターゲットにしたCRISPR/Cas9システムとGAL4/UASによる遺伝子発現誘導システムを組み合わせることで、宿主行動操作における脳感染の重要性を実証し、行動操作に重要な脳領域を絞り込むことを目標とする。
令和2年度は、前年度に作出したウイルス増殖抑制用UASカイコ（UAS制御下でCas9タンパク質を、U6プロモーター制御下でウイルスの必須遺伝子をターゲットにしたsgRNAを発現する）をA3-GAL4カイコと交配し、次世代の幼虫にBmNPVを体腔内接種したところ、幼虫の全身でウイルス増殖を大幅に抑制できることが実証できた。一方、前年度に作出したヒートショックGAL4カイコではニューロンでの発現誘導ができないことが明らかになった。また、TAL－PITCh法を用いたノックインにより中枢神経系特異的GAL4カイコ系統の作出を試みたが、標的遺伝子の5'UTR領域へのノックイン自体は成功したものの、導入したGAL4遺伝子がほぼ全く発現しないという結果になった。その他の遺伝子の5'UTR領域へのノックインでも現時点では標的遺伝子の発現パターンを模倣できていないため、カイコにおいて標的遺伝子の発現パターンを模倣したGAL4系統を作出するためには、マーカー遺伝子やベクターバックボーンの除去などの改良を加えるか、標的遺伝子のタンパク質コード領域にインフレームでノックインするといった手法を試す必要があると考えられる。