2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a universal genomic method for the species identification and phylogenetic analysis of parasitic worms
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21H02725
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
丸山 治彦 宮崎大学, 医学部, 教授 (90229625)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 泰生 宮崎大学, 医学部, 准教授 (20353659)
長安 英治 宮崎大学, 医学部, 助教 (20524193)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 系統分類 / ゲノム / 寄生虫 / 糞線虫 / マンソン孤虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、18Sリボソーム遺伝子の塩基配列だけでは決定できない属から亜種のレベルでの系統関係を、幅広い寄生虫に対して高い信頼性で明らかにできる標準法を確立することである。初年度は、線虫類ゲノムの解析の解像度を向上させるため、Caenorhabditis auriculariaeの全ゲノム解析と、新規に得られた霊長類寄生性のStrongyloides属線虫の系統解析を実施した。
C. auriculariaeは、形態学的にCaenorhabditis属線虫の中のふたつのスーパーグループ（drosophilaeとelegansスーパーグループ）ではなく基部グループに属すると考えられてきたが、これまでゲノム情報は得られていなかった。そこで、再分離株を用いて詳細な形態学的解析をおこなうとともに、全ゲノムシーケンスにより系統関係を確定させた。リボソームDNAの塩基配列を用いた系統解析と97個のシングルコピー遺伝子を用いた系統解析の結果はよく一致し、C. sonoraeおよびC. monodelphisとともにCaenorhabditis属線虫の中で最も祖型に近い基部グループを形成していることが明らかとなった。
Strongyloides属線虫では、霊長類に感染可能な種としてS. stercoralisのほかにS. fuelleborniとS. cebusが知られている。これまでにS. stercoralisは肉食動物の糞線虫類とグループを形成していることは分かっていたので、S. fuelleborniとS. cebusのStrongyloides属内での位置をミトコンドリアDNAを用いて検討した。その結果、これら3種の霊長類寄生性糞線虫は互いにかけ離れており、とくにS. cebusは糞線虫属の基部グループに属することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の第一段階では、Strongyloides属線虫とSpirometra属条虫をなるべく多種類収集して全ゲノムシーケンスを実施し、シングルコピー遺伝子を用いた系統解析をおこなう。Strongyloides属線虫については、現在までに肉食獣由来、反芻獣由来、霊長類由来の個体が得られており、ミトコンドリアDNAの塩基配列による系統解析は終了した。概要ゲノムが得られている虫種（S. stercoralis, S. ratti, S. venezuelensis, S. papillosus, Parastrongyloides trichosuri, Rhabditophanes sp.）では5887個のシングルコピーオルソログ遺伝子を同定した。概要ゲノムが決定されていないStrongyloides属線虫では、種記載されていないシベリアイタチ由来のものなどを含む10種についてMiseqでショートリードの配列を得ており、オルソログ遺伝子座ごとにアセンブルすることが可能となっている。
一方、Spirometra属条虫の虫体採取はあまり進めることができなかった。とくに海外からは虫体が得られていない。国内産の虫体では、ネコ由来のもののゲノムについてMiseqによるショートリードの配列を得ることができた。
本研究の次の段階ではStrongyloides属やSpirometra属よりも高位の分類単位に共通する遺伝子を用いた系統解析法を開発することになる。より「分類に役立つ」遺伝子セットを見出すため、Caenorhabditis属の基部グループに属すると考えられるC. auriculariaeの詳細な形態学的解析をおこない、全ゲノムシーケンスにより系統関係を確定させた。この研究により糖代謝関連タンパク質と生活様式に相関がみられることが分かり、系統解析に有用な遺伝子セットの手がかりが得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Strongyloides属線虫は、文献上は両生類や爬虫類由来の種も記載されているが、すでに十分なサンプルが集まっていると考えている。今後、ネズミ糞線虫S. rattiのゲノム/プロテオーム情報でトレニングした遺伝子予測プログラムを用いて、各糞線虫種のシングルコピー遺伝子座についてエクソン-イントロン構造を予測し、タンパク質の推定配列を得て、系統解析を実施する。
Spirometra属条虫は、海外ではミャンマーとペルーで虫体を採取することとしていたが、これまでに多様な地域でサンプル採取をおこなった国内の条虫研究者との共同研究を開始する。また、初年度にゲノム配列を得たネコ由来の虫体がマンソン孤虫にしては形態学的に複雑なので、RNAseqなどで生物学的な解析を実施する。
以上と並行して、Caenorhabditis属線虫の形態学的情報、mating incomparability情報、食性情報と遺伝子配列に基づく分類との比較解析をすすめ、塩基配列によらない分類と高い相関の得られた遺伝子群を「分類に役立つ」遺伝子セットの候補とする。
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