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実験と数理モデリングによる、植物RNAウイルスの適応戦略の全容解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J10559
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物病理学
研究機関国立研究開発法人農業生物資源研究所

研究代表者

宮下 脩平  国立研究開発法人農業生物資源研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2015年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 780千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードウイルス進化 / cis性 / ウイルス変異率 / 数理モデル / ウイルス進化機構 / ウイルス複製機構
研究実績の概要

昨年度に引き続き、トマトモザイクウイルスの2つの複製タンパク質(130K、180K)がもつメチルトランスフェラーゼ様ドメイン(MT)・ヘリカーゼ様ドメイン(HEL)・ポリメラーゼ様ドメイン(POL)の活性中心に変異をもつ変異体を複数作製し、プロトプラストおよびin vitroウイルス複製系における相補実験を行った。その結果、180KのPOL機能はin vitro複製系においてはtransに複製に寄与しうるが、プロトプラスト接種時は少なくとも初期にはほぼ完全にcisに寄与すること、マイナス鎖合成あるいはそれ以前の複製複合体形成過程に130KのHEL機能は必須であるが180KのHEL機能は必要でないこと、そのHEL機能はcisにのみ寄与すること、MT機能は130Kか180Kいずれのものもin vitro複製系ではtransに寄与しうるが、プロトプラスト接種時は少なくとも初期にはtransでの寄与が小さいこと、などが昨年度までの結果と合わせて明らかになった。これらの結果から、複製タンパク質遺伝子は少なくとも細胞感染初期にはcisに機能するものとして細胞内レベルで強い選択を受けるものと考えられた。

また、変異率の推定手法の検討を行った。ナノポアシーケンサMinIONの試用プログラムに参加して性能の検討を行ったところ、エラー率が約10%と非常に高く、ウイルス集団の解析には適さないことが明らかになった。一方、2014年に他のグループにより発表されたcircle sequencingによるウイルス変異検出法(Acevedo et al., Nature(2014))についてアルゴリズムを詳細に検討した結果、塩基置換による変異の検出には向くものの、塩基の欠失や挿入の検出には向かないことが明らかになった。このような変異を適切に検出する解析手法を今後検討する必要がある。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Viruses Roll the Dice: The Stochastic Behavior of Viral Genome Molecules Accelerates Viral Adaptation at the Cell and Tissue Levels2015

    • 著者名/発表者名
      Miyashita S., Ishibashi K., Kishino H. and Ishikawa M.
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 13 号: 3 ページ: e1002094-e1002094

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.1002094

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functions of the 5′- and 3′-untranslated regions of tobamovirus RNA2015

    • 著者名/発表者名
      Chujo T., Ishibashi K., Miyashita S. and Ishikawa M.
    • 雑誌名

      Virus Research

      巻: in press ページ: 82-89

    • DOI

      10.1016/j.virusres.2015.01.028

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Replication protein of tobacco mosaic virus cotranslationally binds the 5'untranslated region of genomic RNA to enable viralrep lication2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kawamura-Nagaya, K. Ishibashi, Y-P. Huang, S. Miyashita, and M. Ishikawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences USA

      巻: (印刷中) 号: 16

    • DOI

      10.1073/pnas.1321660111

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ウイルスの細胞感染ゲノム数の進化シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      宮下脩平・石川雅之
    • 学会等名
      日本植物病理学会創立100周年記念大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical modeling of positive-strand RNA virus infection in single cells reveals a sophisticated adaptation system of the viruses2014

    • 著者名/発表者名
      Miyashita S. and Ishikawa M.
    • 学会等名
      The International Symposium "Molecular basis of host cell competency in virus infection" 2014
    • 発表場所
      横浜国際会議場
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spontaneous formation of a rule to exclude free riders from viral populations2014

    • 著者名/発表者名
      Miyashita S. and Ishikawa M.
    • 学会等名
      日米数理生物学会合同大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トマトモザイクウイルス複製タンパク質と各ドメインの機能のcis性・trans性2014

    • 著者名/発表者名
      宮下脩平・石川雅之
    • 学会等名
      日本植物病理学会大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 植物ウイルス集団におけるフリーライダー排除とルール形成2014

    • 著者名/発表者名
      宮下脩平
    • 学会等名
      ゲーム理論ワークショッフ
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-03-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウイルス感染ゲノム数進化の数理モデル2013

    • 著者名/発表者名
      宮下脩平
    • 学会等名
      感染コンヒテンシー若手研究会
    • 発表場所
      IPC生産性国際交流センター(神奈川県葉山町)
    • 年月日
      2013-09-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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