Development of methods for attenuated virus production by genome evolution

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26660038
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 柿澤 茂行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (10588669)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ゲノム / ウイルス

Outline of Annual Research Achievements

近年考案されたレアコドンウイルスは、従来の弱毒ウイルス（生ワクチンウイルス）の問題点の多くを克服した次世代の弱毒ウイルスとして期待されているが、ウイルスゲノムを人工合成して作製するため遺伝子組換えウイルスとなってしまう点が問題である。本研究は、遺伝子組換えを用いることなくレアコドンウイルスを作出する新たな手法を植物ウイルスに対して応用することで、遺伝子組換えでないレアコドン弱毒ウイルスの作出を行うことを目的とする。
レアコドンは、細胞内におけるtRNA の存在量が少ないことに起因すると言われている。あるコドンに対するtRNA 量が少ない場合、そのコドンを持つ遺伝子の翻訳速度が低下し、タンパク質の発現量が制限される現象が起こる。大腸菌において外来の遺伝子を発現させる際には、導入する遺伝子のコドンを大腸菌ゲノムのコドン頻度に従って最適化するような手法も広く利用されており、加えて、大腸菌のレアコドンに対するtRNA遺伝子を過剰発現させることで、レアコドンを含む遺伝子でも高発現が期待できるように改変された大腸菌株も多数市販されている。従って、コドン頻度による発現量の制御は多くの生物に共通した性質である。また多くのウイルスでは、宿主内におけるウイルスの複製量を最大にするため、ウイルスゲノムのコドン頻度が宿主のコドン頻度に対して最適化されていることが知られている。
本研究ではこれらの知見に基づき、植物および植物ウイルスのコドン頻度について徹底的に調査し本アプローチの有効性を検討した。またその結果を踏まえ、レアコドンに対するtRNA遺伝子を植物において過剰発現させる系の検討を行った。その結果、通常のアグロバクテリウムによる形質転換系で問題なく行うことが出来ることが分かった。またウイルスの経代を繰り返し定期的にサンプリングしたのちその塩基配列を解析する系を確立した。