2019 Fiscal Year Annual Research Report
内在性ウイルス様配列（EVE）に由来する機能性配列についての体系的解析
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19J22241
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川崎 純菜 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 内在性ウイルス様配列 / 機能ゲノミクス / 古代ウイルス / ウイルス多様性 / ウイルス進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内在性ウイルス様配列(EVE)とは、生物のゲノムに存在するウイルスに由来する遺伝子配列である。興味深いことに、一部のEVEは、抗ウイルス因子や胎盤形成因子として、宿主生理機能の一端を担っていることが報告されている。一方で、EVEが持つ機能活性を解明した報告は未だ少ない。そこで本研究では、機能活性を持つEVEを効率的に同定・解析することを目的とし、(1)オミクス解析に基づく機能性EVEの網羅的探索、(2)ウイルス学的・分子生物学的解析によるEVEの機能メカニズムの解明に取り組む計画を立案した。
(1)オミクス解析に基づく機能性EVEの網羅的探索
まずRNAウイルスの一種であるボルナウイルスに由来するEVE（内在性ボルナウイルス様配列: EBL）を、公的ゲノムデータにおいて探索し、1,400を超えるEBL遺伝子座を同定した。次にヒトゲノムに存在するEBL遺伝子座について、DNAメチル化やヒストン修飾についてのエピゲノム解析、RNAレベルでの発現を検証するためのトランスクリプトーム解析を実施した。
(2)ウイルス学的・分子生物学的解析によるEVEの機能メカニズムの解明
計画(1)において宿主遺伝子として機能しうると予想されたEBL遺伝子座について、実験検証を行う遺伝子座の優先づけを行うために、配列解析により進化的に保存されたEBL遺伝子座のスクリーニングを行った。また先行研究において、EVEの多くがウイルス感染防御因子として機能することが示されている。そのため、感染性ウイルスまたはウイルスレプリコンシステムを用いて、EBL由来転写産物を過剰発現させた細胞におけるウイルス感染実験を実施する予定であった。しかし新型コロナウイルス感染症の蔓延により、実験手技の習得のための出張を自粛したため、本計画については未だ実施できていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、(1)オミクス解析に基づく機能性EVEの網羅的探索、(2)ウイルス学的・分子生物学的解析によるEVEの機能メカニズムの解明に取り組む計画としていた。まず機能解析の対象とするEVE遺伝子座を定義づけるために、公的ゲノムデータにおける配列類似性検索によってRNAウイルスの一種であるボルナウイルスに由来するEVE（内在性ボルナウイルス様配列: EBL）を網羅的に探索した。その結果、133種の脊椎動物ゲノムにおいて1,400を超えるEBL遺伝子座を同定した。
計画(1)におけるオミクス解析では、DNAメチル化やヒストン修飾についてのエピゲノム解析、EBLに由来する転写産物の同定のためのトランスクリプトーム解析を実施した。エピゲノム解析の結果、9つのEBL遺伝子座が、宿主遺伝子のエンハンサーやプロモーターとして機能している可能性を見出した。またトランスクリプトーム解析により、13のEBL遺伝子座に由来する転写産物がヒト正常組織において発現していることを示した。さらには、由来となるウイルスの遺伝子とほぼ同じ長さのタンパク質をコードする可能性のある5つの遺伝子座を新たに同定した。これらのEBL遺伝子座はヒト生理機能の一端を担う可能性が高い遺伝子座であると考えられるため、優先的に実験検証を行う予定としている。
計画(2)についてはウイルス感染実験および分子進化学的解析を実施する予定であったが、新型コロナウイルス感染症の蔓延により解析手法の習得のために参加予定であった学会が中止となり、関連の出張を全て自粛した。そのため本計画については当初の計画よりも遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに申請者は、ヒトゲノムにおける機能性EBLの候補遺伝子座を複数同定している。今後は、以下の4つの実験を行い、EBLの機能活性の検証を行う。(1)トランスクリプトーム解析によりEBL由来転写産物と発現が相関する遺伝子群を抽出する。(2)共免疫沈降法により、EBL由来転写産物との相互作用因子を同定する。(3)蛍光抗体法またはin situ hybridizationによって、EBL由来転写産物の細胞内の局在を同定する。(4)抗ウイルス活性を検討するために、EBL由来転写産物を過剰発現させた細胞において、ウイルス感染実験を実施する。
また本年度は、公的ゲノムデータにおけるボルナウイルス由来配列の大規模探索により、EBLがさまざまな脊椎動物のゲノムに存在していることを明らかにした。この結果は、ボルナウイルスが脊椎動物に感染を繰り返してきたことを示す結果であり、ウイルスと宿主との共進化に関する新たな知見をもたらすものである。したがって本成果について筆頭著者として国際誌に論文を発表する予定としている。
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