サブウイルスＲＮＡ病原体の失われた環を繋ぐ新型リボザイムの基本構造と新機能解析

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24658036
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 佐野 輝男 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (30142699)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: サブウイルスＲＮＡ病原体 / サテライトＲＮＡ / ウイロイド / ハンマーヘッド型リボザイム / ヘアピン型リボザイム

Research Abstract

ウイロイドは環状1本鎖RNA病原体で、宿主植物で自律的複製する。サテライトRNAは“ヘルパーウイルス”に依存して複製増殖する。両方を“サブウイルスRNA”と呼称する。環状サテライトRNAはウイロイド様サテライトRNAとも呼ばれ、リボザイム機能を有する。中国の桑樹からウイロイド類似の小環状RNA（以下 Mulberry small circular RNA; mscRNA）が検出され、Mosaic dwarf 病の病原と疑われている。mscRNAの発生分布、分子性状、及び生物的性状を分析した。
まず発生分布に関し、海外共同研究者（中国農科院・李世訪博士）及び日本国内の研究者と共同で中国江蘇省、江西省、陝西省、及び日本の群馬県の各桑栽培圃場で採集した200点以上の試料を検査し、浙江省、江蘇省、陝西省に分布していることを明らかにした。江西省と群馬県からは検出されなかった。
次に、mscRNAの分子性状に関し、自己複製能確認－感染実験を行った。mscRNAを自然宿主である桑（Morus alba）、桑科のカラハナソウ（Humulus lupulus var. cordifolius）、ウイロイドの検定植物であるキュウリ（Cucumis sativus）とトマト（Solanum lycoperisicum）に接種したが、全て感染せず、自己複製能がない可能性が示唆された。
また、リボザイム機能に関し、in vitro 自己切断実験と自己切断部位特定実験を行った結果、mscRNAはプラス鎖もマイナス鎖も効率よく自己切断され、プラス鎖はハンマーヘッド型、マイナス鎖はヘアピン型のリボザイム機能で自己切断することを明らかにした。
以上の結果に基づき、mscRNAはウイロイドではなく「環状1本鎖RNA型サテライトRNA」であり、未同定のウイルスに付随して複製増殖している分子と結論付けた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、mscRNAの発生分布、分子性状、生物的性状に関する新たな知見を得ることができた。まず期待通りmscRNAの複数の栽培地域における分離株を収集できたのでその遺伝子多様性分析の目途が立った。また、mscRNA分子が有する2種類の異なるリボザイム配列を明確にできたので、予定通りハンマーヘッド型とヘアピン型リボザイム配列の置換が自己複製能に果たす役割を分析する実験が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定に沿って、mscRNAの遺伝的多様性、特に2種類のリボザイム保存領域とそれ以外の領域の遺伝的多様性の違いを分析し、リボザイムの機能発現に必須な配列情報を明確にし、新規な人工リボザイム設計に必要な情報を収集する。また、類似の環状RNA分子構造を有しながら自己複製するウイロイドとウイルスに依存して複製するサテライトRNAの違いについて、サブウイルスRNA病原体の分子進化の観点から考察する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

初年度に試料収集・研究打ち合わせ等のための旅費を計上していたが、海外共同研究者の事情により2年目に変更した。初年度の分析から中国国内の複数の栽培地域にmscRNAが発生していることを明らかにしたので、次年度には中国以外の桑産地のmscRNAの発生分布も調査したい。