2020 Fiscal Year Research-status Report
巨大ウイルスのクロレラへの全ゲノム挿入とクロレラ-ミドリゾウリムシ共生進化機構
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20K21452
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
小倉 淳 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (60465929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保科 亮 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助教 (40373089)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 共生 / 巨大ウイルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、巨大ウイルスが他の生物に全ゲノム挿入された世界最初の発見事例をもとに、全ゲノム挿入先生物への影響に関する解析を行っている。巨大ウイルスとは、最大1umのサイズと1Mbを超えるゲノムを持つウイルスだが、配列における変異速度が激しく系統だった進化解析は非常に難しい上、過去にホスト生物などにどのような影響を与えていたかは明らかになっていない。ミドリゾウリムシに細胞内共生をするクロレラ(Chlorella variabilis)は、共生により巨大ウイルス(PBCV)から保護されているが、外界に放出されると巨大ウイルス(PBCV)に感染し死滅してしまう 。一方、共生クロレラの近縁種だがミドリゾウリムシに共生しない自由生活クロレラ(C. vulgaris)は、巨大ウイルスの全ゲノムを自身のゲノムの中に獲得していて、ウイルス抵抗性を示すことを申請者らは発見した。
本年度はまず、巨大ウイルスの挿入の確認と他のクロレラに挿入されているかどうかの確認のため、複数のクロレラゲノム情報の整備を行った。C. variabilis、C. vulgaris、C. sorokinianaのゲノムを組み立てるために、ショートリードとロングリードデータを用いたハイブリッドアセンブリという手法を採用した。3種のハイブリッドデータをそれぞれアセンブルし、これらのアセンブルが断片化されているかどうかを指標を用いて評価し、各ゲノム非常に高精度にアセンブルすることに成功した。さらに近縁種における巨大ウイルスの挿入を確認したところ、C. variabilisとC. sorokinianaに関しては、想定通り巨大ウイルスの挿入がないことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
社会情勢の変化から試薬の納品の遅滞、研究時間の減少等の影響から多少の研究遅延が見られた。今後はスムーズな研究推進が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
巨大ウイルスの配列や機能からウイルスが種分化や共生の原動力となったかを解明することを目的とした研究を推進する。
まず、巨大ウイルス全ゲノム挿入時期推定を行なっていく。ホストに挿入された巨大ウイルス遺伝子が偽遺伝子になると変異の蓄積速度が一定(中立進化速度)になり、分子時計から偽遺伝子になった時期推定ができることを用いて巨大ウイルス挿入時期を推定する。誤差の可能性を踏まえGC含量比較とコドンプリファレンス比較も行う。GC含量比較では、ホストに挿入された巨大ウイルス配列のGC含量が徐々にホストに近づく性質を利用し全ゲノム挿入時期推定を行う。コドンプリファレンスの解析では、tRNAバランスなどの原因で生物種ごとに好みのコドンがあることを利用し、その変化から挿入時期を推定する。このように、多角的にウイルス全ゲノム挿入の時期を推定することでより精度の高い時期推定を行う。
次に、共生クロレラと非共生クロレラの種分化時期推定を行う。共生クロレラと非共生クロレラの系統解析に、分岐年代が立証されている他の緑藻をアウトグループとしていれ、化石情報など分子以外の情報から推定された分岐年代を外挿することで、種分化時期を推定する。
さらに、共生開始時期推定を行う。細胞内共生生物の間では遺伝子の水平伝播が見られることが多いので、そのような事例が観察されるかを調査する。
巨大ウイルス遺伝子のクロレラにおける機能・ウイルス抵抗性の解析を行なう。ウイルス抵抗性遺伝子を機能を推定し、全ゲノム挿入によるクロレラのウイルス抵抗性を論ずる。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で納期が大幅にかかる消耗品が存在し、当初予定通りの執行ができなかった。
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