バキュロウイルスによる宿主昆虫行動制御メカニズムの解明

• Project/Area Number: 12J06034
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 國生 龍平 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: バキュロウイルス / カイコ / BmNPV / arif-1 / 宿主操作 / BmNPSS / RNA-seq

Outline of Annual Research Achievements

病原体の中には、感染により宿主の行動を変化させるものが多く存在するが、病原体による宿主行動操作の分子メカニズムはほとんど解明されていない。バキュロウイルスは主にチョウ目昆虫の幼虫に感染する昆虫ウイルスで、感染幼虫は感染末期に異常な徘徊行動（Enhanced Locomotory Activity: ELA）を起こすことが古くから知られている。本研究は、バキュロウイルスの一種であるBmNPVとその宿主昆虫であるカイコを用いて、ウイルスによる宿主昆虫行動操作メカニズムの全容を明らかにすることを目的としている。
これまでに、BmNPVのarif-1遺伝子を欠損すると全身感染効率が低下し、結果として脳におけるウイルス感染が遅延することでELAが惹起されなくなる可能性が示唆されている。そこで、H26年度はarif-1の詳細な機能解析を行った。GFP融合タンパク質を用いた細胞内局在解析の結果、ARIF-1は細胞膜局在し、C末端側が切断されて細胞質中に放出されることが示唆された。arif-1に関する研究成果の一部は論文化し、Journal of General Virology誌に発表した。またBmNPVの変異株を用いた行動スクリーニングの結果、Bm5遺伝子に導入した変異もELAの惹起に影響することを見出した。更なる詳細な解析の結果、BM5は核内の核膜近傍に局在し、ウイルス粒子の産生や感染後期におけるウイルス遺伝子発現制御に関与することが明らかになった。
本研究ではまた、ELAの実行因子を同定するため、ELA惹起時に脳で発現量が変動する宿主遺伝子を探索した。RNA-seq解析やその後の詳細な発現解析の結果、ELAの最中に発現量が上昇する遺伝子を2個、ELA惹起直前から発現量が低下する遺伝子を9個見出した。しかしながら、各遺伝子を神経細胞特異的に発現させても感染幼虫のELAに影響は見られなかったことから、これらの発現変動遺伝子とELAの因果関係の解明には更なる詳細な解析が必要である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bombyx mori nucleopolyhedrovirus ARIF-1 enhances systemic infection in B. mori larvae (2015)
  • Author(s): Ryuhei Kokusho, Munetaka Kawamoto, Yasue Koyano, Sumio Sugano, Yutaka Suzuki, Toru Shimada, and Susumu Katsuma
  • Journal Title: Journal of General Virology Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 1938-1946
  • DOI: 10.1099/vir.0.000130
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The baculovirUs uses 8 captured host phosphatase to induce enhanced locomotnry activity in host caterpillars. (2012)
  • Author(s): Susumu Katsuma
  • Journal Title: PLoS Pathogens Volume: 8 Issue: 4 Pages: e1002644-e1002644
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1002644
  • Peer Reviewed
• [Presentation] BmNPVの徘徊行動関連遺伝子arif-1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 國生龍平、川本宗孝、嶋田透、勝間進
  • Organizer: 第11回昆虫病理研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 富士Calm、山梨
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] BmNPVにおける新たな徘徊行動関連遺伝子arif-1の発見と機能解析 (2014)
  • Author(s): 國生龍平・川本宗孝・嶋田透・勝間進
  • Organizer: 日本蚕糸学会第84回大会
  • Place of Presentation: 日本大学藤沢キャンパス(神奈川)
• [Presentation] arif-1 : 新たな徘徊行動関連遺伝子 (2013)
  • Author(s): 國生龍平・嶋田透・勝間進
  • Organizer: 第74回昆虫病理研究会
  • Place of Presentation: 東京大学農学部(東京)
  • Year and Date: 2013-09-14
• [Presentation] バキュロウイルスの宿主行動操作に関与する宿主遺伝子の探索 (2013)
  • Author(s): 國生龍平
  • Organizer: 日本蚕糸学会第83回大会
  • Place of Presentation: 農林水産技術会議事務局筑波事務所(茨城)
• [Presentation] バキュロウイルスが引き起こす宿主昆虫の徘徊行動におけるポリヘドリン遺伝子の役割 (2012)
  • Author(s): 國生龍平
  • Organizer: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2012-06-30
• [Presentation] Role of the polyhedrin promoter in enhanced locoraotory activity induced by baculovirus. (2012)
  • Author(s): Ryuhei Kokusho
  • Organizer: XXIV International Congress of Entomology
  • Place of Presentation: Daegu, Korea
• [Presentation] バキュロウイルスの宿主行動制御戦略 (2012)
  • Author(s): 國生龍平
  • Organizer: 第10回昆虫病理研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学(北海道)
• [Remarks]
  • URL: http://colimn.odokon.org/2012/0626_210300.php
• [Remarks]
  • URL: http://www.a.u-tokuo.ac.jp/topics/2012/20120410-6.html