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病原体の抗原連続変異の進化、およびビルレンス進化の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 08640808
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生態
研究機関九州大学

研究代表者

佐々木 顕  九州大学, 理学部, 助教授 (90211937)

研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1997年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1996年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード抗原遺伝子 / 免疫系 / 宿主抵抗性 / ビルレンス / 共進化 / エンキャプシュレーション / 免疫系 宿主抵抗性 / 共進化 encapsulation / ESS / 軍拡競争 / 抗原連続変異 / HINV / 交差免疫反応 / 進化速度
研究概要

病原体の抗原型と宿主免疫系との共進化に関する数理モデルを開発し、理論解析および計算機実験を行った。ウイルス抗原遺伝子の分子進化のパタンに関して、大流行した抗原型のまわりで宿主免疫応答が高まり、次の大流行は遠く離れた抗原型によって引き起こされるという断続的な進化が起きるための条件が理論的に明らかになった。断続進化の条件は抗体の交差反応性の幅と点突然変異による抗原性変異の幅の比がある閾値を越えることである。さらに、イネやコムギと寄生性菌類との関係にみられるような、病原体のビルレンスと宿主抵抗性は軍拡共進化の過程の理論的な解明も試みた。寄生蜂に対する宿主昆虫の免疫機構(encapsulation)に関しては、宿主と寄生蜂の種の組み合わせによって、あるいは同種においても地域が異なると、両者の力関係、つまり生体防御の有効性は大きくばらつく。これらは宿主の抵抗性と寄生蜂のビルレンスという双方の種の遺伝的形質の相対的な強さで決まるとされている。理論的な解析によると、抵抗性とビルレンスが中間の値で進化的な平衡に達することは非常に起こりにくく、他種の形質を上回ることが有利になるため、両形質は際限なく増大する方向に進化する傾向があることが示される。しかし、形質のエスカレーションにともなうコストの増大に耐えかねる形で、まず宿主の側が抵抗性を捨てる道を選択し、それに寄生蜂の側が追随してビルレンスを低下させるというシナリオが共進化理論の帰結として予測される。もちろん、双方が「軍備」を縮小させて共進化の出発点に戻った後には、再び形質のエスカレーションが始まる。このように長いサイクルでみると形質が循環することが理論的に期待される。植物と病原菌の間のgene-for-gene相互作用における軍拡共進化においても同様の結論が得られた。このほか、生ワクチン株から強毒系統が突然変異によって生じることを考慮して、ポリオウイルスの疫学動態を出生死亡過程と分岐過程で解析することにより、ワクチン接種計画終了後に再流行が起きる確率を求め、有効な根絶計画を立案するための理論研究を進行中である。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] Ellner, A: "Patterns of genetic polymorphism maintained by fluctuating selection with overlapping generation." Theoretical Population Biology. 50. 31-65 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haraguchi, Y: "Host-parastite arms race in mutation modifications:Indefinite escalation despite of heavy load?" Journal of Theoretical Biology. 183. 121-137 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, A.: "Clumped distribution by neighborhood competition." Journal of Theoretical Biology. 186. 415-430 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haraguchi, Y.: "Evolutionary pattern of intra-host pathogen antigenic drift:Effect of cross-reactivity in immune response." Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 352. 11-20 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, A.: "Quantitative genetic variance maintained by fluctuating selection with overlapping generations:Variance components and covariances." Evolution. 51・3. 682-696 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ellner, S.: "Speed of invasion in lattice population models:pair-edge approximation." Journal of Mathematical Biology. (in press).

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    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐々木 顕: "種は連続ニッチ空間上離散分布する-種詰め込み理論の新しい展開.In "シリーズ 「ニューバイオフィジックス」" 共立出版, 196 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐々木 顕: "生物進化のディスクリートネス" 数理科学(印刷中), (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ellner, A.and A.Sasaki: "Patterns of genetic polymorphism maintained by fiuctuating selection with overlapping generation." Theoretical Population Biology. 50. 31-65 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haraguchi, Y.and A.Sasaki: "Host-parasite arms race in mutation modifications : Indefinite escalation despite of heavy load?" Jourmal of Theoretical Biology. 183. 121-137 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, A.: "Clumped distribution by neighborhood competition" Journal of Theoretical Biolgy. 186. 415-430 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haraguchi, Y.and A.Sasaki: "Evolutionary pattern of intra-host pathogen antigenic drift : Effect of cross-reactivity in immune response." Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 352. 11-20 (1997)

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    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, A.and S.Ellner.: "Quantitative genetic variane maintained by fluctuating selection with overlapping generations : Variance components and covariances." Evolution. 51. 682-696 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ellner, S., A.Sasaki, Y.Haraguchi and H.Matsuda: "Speed of invasion in lattce population models : pair-edge approximation." Journal of Mathematical Biology. (in press).

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki,A: "Clumped distribution by neighborhood competition." Journal of Theoretical Biology. 186. 415-430 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Haraguchi,Y.: "Evolutionary pattern of intra-host pathogen antigenic drift:Effect of cross-reactivity in immune response." Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 352. 11-20 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,A.: "Quantitative genetic variance maintained by fluctuating selection with overlapping generations:Variance components and covariances." Evolution. 51・3. 682-696 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Ellner,S.: "Speed of invasion in lattice population models:pair-edge approximation." Journal of Mathematical Biology. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Read,A.F.: "In ″Evolution in Health and Disease″,(Steve Stearns,Ed.)" Oxford University Press. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木 顕: "種は連続ニッチ空間上離散分布する-種詰め込み理論の新しい展開.In″シリーズ「ニューバイオフィジックス」" 共立出版, 196 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木 顕: "生物進化のディスクリートネス" 数理科学(印刷中), (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,A.: "Suppression of fibroblast cell growth by overexpression of LIM-kinase 1." J.Theoretical Bioi. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,A.: "Quantitative genetic variance maintained by fluctuating environment with overlapping generations:Variance components and covariances." Evolution. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Haraguchi,Y.: "Evolutionary pattern of intra-host pathogen antigenic drift:Effect of cross-reactivity in immune response." Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 352. 11-20 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ellner,S.: "Patterns of genetic polymorphism maintained by fluctuating selection with overlapping generations." Theoretical Population Biol.50. 31-65 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Haraguchi,Y.: "Host-parasite arms race in mutatio nmodifications:Indefinite escalation despite of heavy load?" J.Theoretical Biol.183. 121-137 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木顕: "種は連続ニッチ空間上離散分布する-種詰め込み理論の新しい展開" 数理生態学(巌佐庸編)共立出版(印刷中), (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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