Construction of molecular evolution model for genes derived from endogenous retroviruses

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06775
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: Nakagawa So 東海大学, 医学部, 准教授 (70510014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂口 翔一 大阪医科薬科大学, 医学部, 助教 (20815279) ; 宮沢 孝幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (80282705)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内在性レトロウイルス / 分子進化 / 比較ゲノム / 新規遺伝子 / 哺乳類 / ゲノム進化

Outline of Final Research Achievements

We aimed to analyze the evolution of genes derived from endogenous retroviruses. We searched syncytin-2 in genome sequences of 12 species of New World monkeys (NWMs). We found that nonsense mutations shortened the syncytin-2 ORF in three NWM species and that even if the ORF was not shortened, several amino acid mutations reduced membrane fusion activity in tufted capuchins. We also analyzed genome sequences of the two monotremes, revealing that while there was only two retroviral membrane protein-derived sequences encoding more than 400 amino acids in the platypus, there were 121 sequences in the echidna, one of which exhibited membrane fusion activity.

Free Research Field

ゲノム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、レトロウイルス由来の遺伝子はダイナミックに進化しており、たとえ長さが変わっていなくてもその活性などは種によって大きく異なる可能性が示唆された。これはおそらく他のレトロウイルス由来の遺伝子などが関わっている可能性が強く示唆されるため、そのような種ではどのような遺伝子が関わっているのかなどは更に検討する必要があると考える。また、胎盤発生と膜融合活性をもつ配列の獲得は密接に関わると考えられていたが、我々の研究成果は単純な因果関係ではなく、必要条件なのかもしれないが、少なくとも十分条件ではないことを明らかにした。