Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

コウモリ / 疫学解析 / ウイルス / 細菌 / 寄生虫 / 遺伝子 / 抗体 / 疫学調査 / リスク分析 / 網羅的解析 / 病理解析 / 感染症 / 疫学 / 数理モデル

コロナウイルスやエボラウイルス、ニパウイルスなど、世界的に問題となっているウイルスの自然宿主としてコウモリは知られている。今後も、コウモリから新たなウイルス感染症が発生する可能性は否定できない。また、コウモリを介した細菌や寄生虫の拡散リスクについては情報が少ない。コロナウイルスについては、SARS-CoV-2関連ウイルスが日本を含む東南アジアに生息するコウモリから検出されていることから、令和3年度はコロナウイルスを中心に調査を行った。
フィリピンのルソン島北部にあるビアクナバト国立公園で捕獲されたコウモリ9種120匹から採取した血液、小腸及び腸管スワブを対象にリアルタイムPCR法及びRT-PCRによりコロナウイルスのゲノム検出を行うと共に、ELISAを用いてSARS-CoV-2特異的抗体の検出を試みた。リアルタイムPCRの対象領域はN領域、RT-PCRの対象領域にはORF1a、ORF1b、S 領域を設定し、N領域はSARS-CoV-2検出用リアルタイムPCR、ORF1a及びS領域はSARS-CoV-2検出用nested PCR、ORF1b領域はコロナウイルスを広く検出可能なconventional PCRを行った。
小腸サンプルを対象としたリアルタイムPCRでは3サンプルで陽性が確認されたが、RT-PCRでは遺伝子の増幅が確認されなかった。糞便サンプルについては、ORF1b及びS領域を対象としたPCRでは遺伝子の増幅は確認されなかったが、ORF1a領域を対象としたPCRでは120サンプル中52サンプルで遺伝子増幅が認められ、そのうち43サンプルで塩基配列が決定され、SARS-CoV-2と98%以上の相同性を示した。SARS-CoV-2特異的抗体は検出されなかった。今後、生態情報を含めた疫学解析を行い、コロナウイルスを保有するコウモリの特徴について明らかにしていく。

無機栄養 / 翻訳 / uORF / 栄養感知 / 数理モデル / 実証 / 低栄養適応 / 細胞壁 / 輸送 / 制御 / モデル / 遺伝子

無機栄養ホメオスタシスに必須な遺伝子を多くの元素について同定解析し、無機栄養の恒常性維持に細胞壁合成や RNA代謝、翻訳制御等の重要性を示した。リボソームRNA 複合体がAUGUAA上で細胞質の栄養濃度を感知し、この感知に伴って栄養輸送体mRNAの分解や転写制御が起こることや翻訳制御のゲノムレベルでの重要性を明らかにした。ホウ素輸送の２次元及び動的モデルを構築し実験的検証を行い、根の成長と地上部への輸送の役割分担や輸送体制御の栄養の流れを高く維持するための重要性を示した。

植物の１７種の必須元素は、いずれも輸送や蓄積の制御を通じた恒常性が見られるが、その機構は未知の部分が多く、本研究でその一端を明らかにした。また、栄養のリボソームによる感知を初めて明らかにし、翻訳と転写が協調して起こることを示したこと、AUGUAAという最も短いORFの生物学的機能を明らかにしたこと、栄養輸送の２次元及び動的モデルを構築、一部を実証したことなどが高く評価されていると考えている。また、これらの栄養応答機構の一端は作物の栄養欠乏応答にも関与しており、作物の栄養欠乏症過剰症低減にも寄与する知見を得たと考えている。

超離散 / 配列解析 / 遺伝子転写 / 離散系 / シミュレーション / 数理モデル / 遺伝子 / 転写 / セルオートマトン / 超離散系

ヒト細胞を用いたRNAPII (RNA polymerase II) 実体の運動情報やエピジェネティック修飾情報の数理解析の研究を行った。これまでの我々の研究では、時間分解能７.５分間隔で細胞実験を行っていたが、本研究課題ではより高い時間分解能の転写におけるRNAデータの取得を行った。さらに、転写ダイナミクスを制御しその運動にも影響を与える因子として、各種タンパク質結合情報とエピジェネティック修飾情報も取得した。これらの細胞実験のデータをもとに、データマイニングの技術を応用し、転写の運動・修飾情報を染色体上の数値データとしてパスプリファレンスを含めた数理解析を行うプログラムを開発した。

シロイヌナズナ / 栄養感知 / 数理モデル / 予測 / 実証 / 低栄養適応 / トランスポーター局在 / 輸送制御 / 無機栄養 / 輸送 / 制御 / モデル / 遺伝子

本研究は植物に必要な無機栄養素のホメオスタシス機構について、様々な深さでの研究を行ったものである。比較的未解明な元素については、ホメオスタシスに重要な新規遺伝子を同定、解析した。これまでに研究蓄積のあるホウ素輸送については、トランスポーターの蓄積制御やホウ素受容機構についての新たな知見を得た。さらに、ホウ素については、トランスポーターの局在や蓄積等の特性を考慮した数理モデルを構築し、モデルを基に未知の現象を予測し、実験的にそのような現象を確認した。全体として、様々な深さでの研究を通じ、数種類の必須元素について重要な遺伝子を見いだすと共に植物の栄養研究に新たな方向性をもたらした。

【研究分担者】
久和茂	東京大学	大学院農学生命科学研究科(農学部)	教授	(Kakenデータベース)
加藤健太郎	東北大学	農学研究科	教授	(Kakenデータベース)
宇根ユミ	岡山理科大学	獣医学部	教授	(Kakenデータベース)
藤井ひかる	岡山理科大学	獣医学部	助教	(Kakenデータベース)
松山亮太	広島大学	医系科学研究科(保)	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
内藤哲	北海道大学	農学研究院	教授	(Kakenデータベース)
三輪京子	北海道大学	地球環境科学研究院	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
井原茂男	東京大学	先端科学技術研究センター	特任教授	(Kakenデータベース)