助成番号

５－２170385
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）

研究テーマ（和文） ＡＢ

巨大ウイルスのホスト-クロレラへの全ゲノム挿入とホスト進化プロセスへの影響

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Whole genome integration of giant virus to its host, and its impact on evolutionary
process研究氏
代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） オグラ名） アツシ

研究期間 Ｂ

２０１７ ～ ２０１８ 年

漢字 ＣＢ

小倉淳

報告年度 ＹR

２０１８ 年

ATSUSHI

研究機関名

長浜バイオ大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ OGURA研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

長浜バイオ大学・バイオサイエンス学部・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
ミドリゾウリムシに細胞内共生をするクロレラ(Chlorella variabilis)は、共生により巨大ウイルス(PBCV)から保護されているが、外界に放出されると巨大ウイルス(PBCV)に感染し死滅してしまう 。一方、共生クロレラの近縁種だがミドリゾウリムシに共生しない自由生活クロレラ(Chlorella vulgaris)は、巨大ウイルスの全ゲノムを自身のゲノムの中に獲得していて、ウイルス抵抗性を示すことを申請者らは発見した。巨大ウイルスとは一部翻訳システムや適応免疫システムを持つより自立性の高いウイルスで、巨大ウイルスが他生物に全ゲノム挿入されていることは世界初の発見である。そこで我々は、過去において共通祖先クロレラは自由生活をしていたが、巨大ウイルス感染による死滅の危機に瀕し、自由生活から細胞内共生に向かった共生クロレラと、ウイルスゲノムの挿入を通してウイルス抵抗性を獲得し自由生活様式を維持した自由生活クロレラに、種分化したのではないかという仮説を立てた。
本研究では、まず、ウイルスゲノムの挿入を立証するために、ゲノム構造を正確に決定するパイプラインを MinION シーケンサー用いて構築した。実際にクロレラのシーケンシングをおこない、得られたリードデータを用いて様々な条件でアセンブリをおこない、コンティグ数や N50 などの指標を用いることによって、コンティグ同士をうまくつなぐことができているか(Assebly Quality)により評価するだけでなく、サンガーシーケンサーにより決定されたクロレラの高品質なゲノムを Reference として比較をおこない、最適な解析パイプラインを構築した。次に、得られたクロレラで見つかったウイルスの挿入部位である Virus Integration Site(VIS)の配列全ゲノム挿入によるものであることの確認と、VISが挿入される以前のクロレラゲノムと VIS の境界領域の同定を行なった。また VIS 内の遺伝子の予測と、VIS 内のNucleo-Cytoplasmic Virus Orthologous Genes(NCVOGs)を利用して系統樹を作成し、VIS の系統上の位置を確かめた。加えて、Viral Translation System に着目し、挿入されたと予想される Paramecium burusaria Chlorella virus(PBCV)の祖先が持っていたであろう機能を探った。その結果、VIS が巨大ウイルス PBCV の全ゲノム挿入の痕跡であることの確認ができた。また、近縁のクロレラとの比較により VIS が Chlorella vulgaris(Cvu)に特異的な配列であることが示唆された。また、遺伝子の断片を多数持っていること、既知遺伝子の約半数は巨大ウイルスの遺伝子と相同性があり、挿入されたウイルスは PBCV の祖先であることが考えられた。さらに、VIS には現存する PBCV-1 が持たないアミ
ノアシル tRNA 合成酵素が 8 種類存在することから、翻訳システム関連遺伝子に関して PBCV-1 とは異なる構成であったと考えられた。本研究をさらに進展させれば、ウイルスのクロレラに対する全ゲノム挿入により、クロレラがどの様にミドリゾウリムシとの共生を進展させていったかについて解明させることが可能だと考えられる。

キーワード ＦＡ

共生ウイルス進化（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -ゲノム

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢde novo assembly pipeline of middle-size genome for comparative genome analysis using
MinION and Illumina sequences

著者名 ＧＡ

Minei R., Hoshina 雑誌名 ＧＣ
R., *Ogura A.

雑誌

ページ ＧＦ700 ～発行年 ＧＥBMC Genomics
201

8

巻号 ＧＤ

19 (1)

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺBACKGROUND:
The plastid acquisition by secondary endosymbiosis is a driving force for the algal evolution, and thecomparative genomics was required to examine the genomic change of symbiont. Therefore, we establisheda pipeline of a de novo assembly of middle-sized genomes at a low cost and with high quality using longand short reads.
RESULTS:We sequenced symbiotic algae Chlorella variabilis using Oxfofrd Nanopore MinION as the long-readsequencer and Illumina HiSeq 4000 as the short-read sequencer and then assembled the genomes undervarious conditions. Subsequently, we evaluated these assemblies by the gene model quality and RNA-seq
mapping rate. We found that long-read only assembly could not be suitable for the comparative genomics
studies, but with short reads, we could obtain the acceptable assembly. On the basis of this result,
we established the pipeline of de novo assembly for middle-sized algal genome using MinION.
CONCLUSIONS:
The genomic change during the early stages of plastid acquisition can now be revealed by sequencing
and comparing many algal genomes. Moreover, this pipeline offers a solution for the assembly of various
middle-sized eukaryotic genomes with high-quality and ease.

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