内在性RNAウイルスの網羅的検索と機能解析

• 研究領域: ネオウイルス学：生命源流から超個体、そしてエコ・スフィアーへ
• 研究課題/領域番号: 16H06430
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 朝長 啓造 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10301920)
• 研究分担者: 川野 秀一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50611448)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 161,720千円 (直接経費: 124,400千円、間接経費: 37,320千円); 2020年度: 30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円); 2019年度: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円); 2018年度: 30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円); 2017年度: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円); 2016年度: 41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
• キーワード: 内在性ウイルス / ボルナウイルス / 共進化 / 外適応 / 機械学習 / 内在性RNAウイルス / RNAウイルス / 進化 / ビッグデータ

研究成果の概要

本研究では、哺乳動物ゲノムにおける内在性RNAウイルス配列の存在に関して網羅的な検索を行うと同時に、その機能について解明を行った。まず、内在性RNAウイルスの配列的特徴を機械学習法により判断させることで、未知の内在性RNAウイルス配列を予測するプログラムを構築した。これにより、ヒトゲノムにおいて未知なる内在性RNAウイルス様配列の同定に成功した。また、ヒトおよびコウモリゲノムに存在する内在性ボルナウイルス様配列の機能解明を行い、これらが進化過程においてRNA結合タンパク質などの機能的因子として宿主細胞に利用されていることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の遂行により、哺乳動物ゲノムにはいまだ同定されていないウイルスに由来する遺伝子配列が存在する可能性が示された。また、哺乳動物ゲノムに内在化しているRNAウイルス由来配列が機能を持つことが明らかになり、私たちは進化過程で感染したウイルスを自らのゲノムに取り込むことで共存・進化してきた可能性が示された。これらの結果は、生命進化においるウイルス感染の意義についても再構築を迫るものとなった。

研究成果

• [国際共同研究] タフツ大学(米国)
• [国際共同研究] フライブルク大学(ドイツ)
• [国際共同研究] ヴァンダービルト大学/タフツ大学/コーネル大学(米国)
• [国際共同研究] フライブルク大学(ドイツ)
• [国際共同研究] パスツール研究所(フランス)
• [雑誌論文] Virus-like insertions with sequence signatures similar to those of endogenous non-retroviral RNA viruses in the human genome. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima S, Yoshikawa K, Ito J, Nakagawa S, Parrish NF, Horie M, Kawano S, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 118 号: 5
  • DOI: 10.1073/pnas.2010758118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] T. Honda. Modeling Borna disease virus in vitro spread reveals the mode of antiviral effect conferred by an endogenous bornavirus-like element (2020)
  • 著者名/発表者名: K.S. Kim, Y. Yamamoto, S. Nakaoka, K. Tomonaga, S. Iwami,
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: - 号: 21
  • DOI: 10.1128/jvi.01204-20
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary Selection of the Nuclear Localization Signal in the Viral Nucleoprotein Leads to Host Adaptation of the Genus Orthobornavirus (2020)
  • 著者名/発表者名: Komorizono R, Sassa Y, Horie M, Makino A, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Viruses 巻: 12 号: 11 ページ: 1291-1291
  • DOI: 10.3390/v12111291
  • NAID: 120007026452
  • 査読あり
• [雑誌論文] ADAR2 Is Involved in Self and Nonself Recognition of Borna Disease Virus Genomic RNA in the Nucleus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanai M, Kojima S, Sakai M, Komorizono R, Tomonaga K Makino A
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 94 号: 6 ページ: 01513-01519
  • DOI: 10.1128/jvi.01513-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a distinct lineage of aviadenovirus from crane feces. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mukai Y, Tomita Y, Kryukov K, Nakagawa S, Ozawa M, Matsui T, Tomonaga K, Imanishi T, Kawaoka Y, Watanabe T, Horie M
  • 雑誌名: Virus Genes 巻: 55 号: 6 ページ: 815-824
  • DOI: 10.1007/s11262-019-01703-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neo-virology: The raison d'etre of viruses. (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Suzuki N, Tomonaga K, Sawa H, Matsuura Y, Kawaguchi Y, Takahashi H, Nagasaki K, Kawaoka Y.
  • 雑誌名: Virus Res 巻: 274 ページ: 197751-197751
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2019.197751
  • NAID: 130006183770
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intracellular dynamics of actin affects Borna disease virus replication in the nucleus (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirai Yuya、Domae Eisuke、Yoshikawa Yoshihiro、Okamura Hideyuki、Makino Akiko、Tomonaga Keizo
  • 雑誌名: Virus Research 巻: 263 ページ: 179-183
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2019.02.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] "Integration of viral sequences into eukaryotic host genomes: legacy of ancient infections". (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga K, Suzuki N, Berkhout B.
  • 雑誌名: Virus Res. 巻: 262 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2018.12.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Paleovirology of bornaviruses: What can be learned from molecular fossils of bornaviruses. (2019)
  • 著者名/発表者名: Horie M, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Virus Res. 巻: 262 ページ: 002-009
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2018.04.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation of amyloid _ peptide by neprilysin expressed from Borna disease virus vector. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai M, Ueda S, Daito T, Asada-Utsugi M, Komatsu Y, Kinoshita A, Maki T, Kuzuya A, Takahashi R, Makino A, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 62 号: 7 ページ: 467-472
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic estimation of insertion dates of endogenous bornavirus-like elements in vesper bats (2018)
  • 著者名/発表者名: Mukai Y, Horie M, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 80 号: 8 ページ: 1356-1363
  • DOI: 10.1292/jvms.18-0211
  • NAID: 130007475243
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Splicing-Dependent Subcellular Targeting of Borna Disease Virus Nucleoprotein Isoforms. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima S, Sato R, Yanai M, Komatsu Y, Horie M, Igarashi M, Tomonaga K.
  • 雑誌名: J Virol 巻: 93 号: 5
  • DOI: 10.1128/jvi.01621-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Viral (Arc)hive for Metazoan Memory. (2018)
  • 著者名/発表者名: Parrish NF,Tomonaga K.
  • 雑誌名: Cell 巻: 172 号: 1-2 ページ: 8-10
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.12.029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Antiviral activity of favipiravir (T-705) against mammalian and avian bornaviruses. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga T, Yamamoto Y, Sakai M, Tomonaga K, Honda T.
  • 雑誌名: Antiviral Res 巻: 143 ページ: 237-245
  • DOI: 10.1016/j.antiviral.2017.04.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dual function of the nuclear export signal of the Borna disease virus nucleoprotein in nuclear export activity and binding to viral phosphoprotein. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanai M, Sakai M, Makino A, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Virol. J 巻: 14 号: 1 ページ: 126-126
  • DOI: 10.1186/s12985-017-0793-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Linkage between the leader sequence and leader RNA production in Borna disease virus-infected cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Honda T, Sofuku K, Kojima S, Yamamoto Y, Ohtaki N, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Virology 巻: 510 ページ: 104-110
  • DOI: 10.1016/j.virol.2017.07.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a non-transmissive Borna disease virus vector lacking both matrix and glycoprotein genes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujino K, Yamamoto Y, Daito T, Makino A, Honda T, Tomonaga K.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: 61 号: 9 ページ: 380-386
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12505
  • NAID: 40021326041
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Borna Disease Virus Assembles Porous Cage-like Viral Factories in the Nucleus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirai Y, Hirano Y, Matsuda A, Hiraoka Y, Honda T, Tomonaga K.
  • 雑誌名: The Journal of biological chemistry. 巻: 291 号: 50 ページ: 25789-25798
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.746396
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ゲノムにおけるウイルス配列挿入の歴史: k-mer 出現頻度から読み解く (2020)
  • 著者名/発表者名: 小嶋将平，吉川剛平，伊東潤平，中川草，堀江真行，川野秀一，朝長啓造，Nicholas F. Parrish．
  • 学会等名: 日本進化学会第22回オンライン大会
• [学会発表] 内在性ボルナウイルス様配列の網羅的解析：中生代から現代にわたるボルナウイルス感染履歴の追跡 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川崎純菜，小嶋将平，向井八尋，朝長啓造，堀江真行
  • 学会等名: 第163回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] A large-scale metaviromic analysis contributed to a deeper understanding of the evolution viruses: An example of deltaviruses in vertebrates (2020)
  • 著者名/発表者名: Horie M, Iwamoto M, Shibata Y, Kawasaki J, Kojima S, Wada K, Watashi K, Tomonaga K.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Evolutionarily Acquired Functions of Endogenous RNA Viral Elements in Mammals (2019)
  • 著者名/発表者名: 朝長啓造
  • 学会等名: 第67回日本ウイルス学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Endogenous bornavirus-like N element in miniopterid bat genome encodes a potentially multifunctional RNA-binding protein. (2019)
  • 著者名/発表者名: 向井八尋, 堀江真行, 小林由紀, 小嶋将平, 前田健, 朝長啓造
  • 学会等名: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 機械学習を用いた内在性ウイルス様配列の新規検索手法の開発. 第67回日本ウイルス学会学術集会 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小嶋将平, 吉川剛平, 伊東潤平, 中川草, 堀江真行, 川野秀一, 朝長啓造.
  • 学会等名: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 内在性ボルナウイルス様配列の網羅的同定：真核生物とボルナウイルスの共進化過程の追跡 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川崎純菜, 小嶋将平, 向井八尋, 朝長啓造, 堀江真行
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] A one-stage estimation of principal component regression for generalized linear models (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Kawano, Hironori Fujisawa, Toyoyuki Takada, Toshihiko Shiroishi
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Econometrics and Statistics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A one-stage estimation of principal component regression for generalized linear models (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Kawano
  • 学会等名: The 11th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roles of RNA transcripts from endogenous bornavirus-like elements in host evolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Keizo Tomonaga
  • 学会等名: Evolution
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roles of non-coding RNAs from endogenous bornavirus-like elements in Borna disease virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Keizo Tomonaga
  • 学会等名: 2nd International Symposium on RNA virus persistence
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Intranuclear persistent infection of bornavirus as an evolutionary strategy determining the survival and fitness (2018)
  • 著者名/発表者名: Keizo Tomonaga
  • 学会等名: Virus Dynamics Workshop in Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Systematic investigation of novel lineages of endogenous bornavirus-like elements in vertebrate genomes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Horie, Shohei Kojima, Bea Clarise B.Garcia, Dong-Yun Kim, Yahiro Mukai, Nicholas F. Parrish, Keizo Tomonaga.
  • 学会等名: 17th Negative Strand RNA Virus
  • 国際学会
• [学会発表] Alternative splicing unmasks an endoplasmic reticulum targeting signal of Borna disease virus nucleoprotein (2018)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kojima, Ryo Sato, Mako Yanai, Yumiko Komatsu, Manabu Igarashi, Masayuki Horie, Keizo Tomonaga.
  • 学会等名: 17th Negative Strand RNA Virus
  • 国際学会
• [学会発表] Translational regulation of Borna disease virus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiko Makino, Yutaro Yamamoto, Yuya Hirai, Keizo Tomonaga.
  • 学会等名: 17th Negative Strand RNA Virus
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of the biological role of an endogenous bornavirus-like element in miniopterid bat genomes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yahiro Mukai, Masayuki Horie, Yuki Kobayashi, Shohei Kojima, Ken Maeda, Keizo Tomonaga.
  • 学会等名: 17th Negative Strand RNA Virus
  • 国際学会
• [学会発表] 内在性ボルナウイルス様エレメント由来非コードRNAはボルナウイルスの感染を抑制する． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小嶋 将平, 本田 知之, 朝長 啓造．
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] Determination of interacting host factors of an endogenous bornavirus-like element-derived protein in miniopterid bat cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: 向井八尋, 堀江真行, 小林由紀, 小嶋将平, 前田健, 朝長啓造
  • 学会等名: 第66回日 本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Characterization of newly discovered endogenous bornavirus-like elements in the human genome. (2018)
  • 著者名/発表者名: Dong-Yun Kim, Yahiro Mukai, Shohei Kojima, Yumiko Komatsu, Masayuki Horie, Keizo Tomonaga．
  • 学会等名: 第66回日 本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 内在性RNAウイルス様配列の新規 検索手法の開発と新たなウイルス様配列の同定． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小嶋将平, 川野秀一, 伊藤潤平, 中川草, 堀江真行, 朝長啓造．
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会．
• [学会発表] Bornavirus: a new model of coevolution between RNA virus and host. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga K
  • 学会等名: The 91st Annual Meeting of Japanese Society for Bacteriology.
  • 招待講演
• [学会発表] Loading of small RNAs derived from an endogenous bornaviruses element on the MIWI protein in GC2 Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Honda T, Liu X, Garcia BC, Parrish NF, Tomonaga K.
  • 学会等名: The 16th Awaji International Forum on Infection and Immunity.
  • 国際学会
• [学会発表] ユビナガコウモリゲノムに内在する内在性ボルナウイルス様エレメントの基本的な性状解析と内在化年代の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 向井八尋，堀江真行，小嶋将平，長田奈緒，前田 健，朝長啓造
  • 学会等名: 第160回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] Molecular biological and evolutionary analysis of an endogenous bornavirus-like nucleoprotein element in miniopterid bat genomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mukai Y, Horie M, Kobayashi K, Kojima S, Nagata N, Maeda K and Tomonaga K.
  • 学会等名: 第65回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Bornavirus infection: a new model of evolution and coexistence of RNA viruses. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga K
  • 学会等名: The National Symposium on Zoonoses Research 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 哺乳動物ゲノムに内在化しているボルナウイルス由来因子の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 朝長啓造
  • 学会等名: 第39回分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Transcription profile and prospective function of non-retroviral RNA virus-derived elements in mammalian genomes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Keizo Tomonaga
  • 学会等名: International Conference of the Genetics Society of Korea 2016
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カワリリスボルナウイルスの特性評価. (2016)
  • 著者名/発表者名: 389.牧野晶子, 小森園 亮, Bea Clarise Garcia, 朝長啓造.
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会.
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] ウイルス感染を抑制する内在性ボルナウイルス由来RNAエレメントの進化. (2016)
  • 著者名/発表者名: 小嶋将平, 本田知之, 朝長啓造.
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会.
  • 発表場所: 札幌,
  • 年月日: 2016-10-23
• [図書] ネオウイルス学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河岡義裕
  • 総ページ数: 315
  • 出版者: 集英社
• [図書] グローバル時代のウイルス感染症 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西條 政幸
  • 総ページ数: 296
  • 出版者: 日本医事新報社
  • ISBN: 9784784921508
• [備考] 京都大学ウイルス・再生医科学研究所
  • URL: https://www.infront.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学ウイルス・再生医科学研究所 朝長研究室
  • URL: https://t.rnavirus.virus.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学ウイルス・再生医科学研究所RNAウイルス分野
  • URL: https://t.rnavirus.virus.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学ウイルス・再生医科学研究所朝長研究室HP
  • URL: https://t.rnavirus.virus.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] ネオウイルス学領域HP
  • URL: http://neo-virology.org/