2023-10-13 京都大学
巨大ウイルスは数百個から千個を超える遺伝子をゲノムに保持する複雑なウイルスです。孟令杰 化学研究所特定研究員、緒方博之 同教授らの研究グループは、真核微生物を宿主とする海洋巨大ウイルスの全球分布とウイルスが保持する遺伝子の種類を解析しました。その結果、巨大ウイルスが進化の過程で幾度となく寒冷な海域に進出し、遺伝子組成を変化させることにより適応してきた可能性を明らかにしました。
特殊な環境に生息する生物は、特有の遺伝子を保持することにより環境に適応することがあります。例えば、寒冷域の魚類は、不凍タンパク質の遺伝子を保持し凍結から身を守ります。一方ウイルスの場合、その増殖サイクルは宿主に依存しています。そんなウイルスが新たな環境に進出する際、どのような変化が起こるのでしょう。研究グループは、全球規模の海洋微生物ゲノムデータに基づき、海洋巨大ウイルスの分布を調べ、極域(寒冷域)にいるウイルスと、中低緯度域(温暖域)にいるウイルスの比較ゲノム解析を行いました。その結果、巨大ウイルスは、その進化の過程で繰り返し温暖域から寒冷域へと、或いは逆に、寒冷域から温暖域へと生息域を変えてきたことが推定されました。興味深いことに、寒冷域のウイルスが特有に保持する遺伝子が多数あり、こうした遺伝子の一部は、栄養塩の取り込みや、ウイルス粒子表面構造の修飾に関わる遺伝子でした。巨大ウイルスは新たな遺伝子を獲得することにより特殊な環境やそこに生息する宿主に適応してきたと、研究グループは提唱しています。
本研究成果は、2023年10月12日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
研究者のコメント
「巨大ウイルスは、生物として定義されていないにもかかわらず、数多くの遺伝子を保持しています。先行研究により、海洋巨大ウイルスが非常に強い地域性を持っていることが確認されました。この特性を知ったことで、私は巨大ウイルスの環境適応に強い興味を持つようになりました。今回の研究では、巨大ウイルスが遺伝子プールの変化を通して極地の環境に適応しており、その適応メカニズムは他の生物とは異なる可能性が示唆されました。しかし、現状の研究はまだ仮説の段階に留まっており、特にウイルスは多くの未解明の遺伝子をもっており、巨大ウイルスの適応機構は確定できていません。今後の研究で、ウイルスの極地環境への適応機構を明らかにするために、さらに実験やサンプルの収集が行い、頑張りたいです。」(孟令杰)
詳しい研究内容について
寒冷域と温暖域ではウイルスの遺伝子組成が異なる―巨大ウイルスの環境適応―
研究者情報
研究者名:緒方 博之
書誌情報
【DOI】
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41910-6
【KURENAIアクセスURL】
http://hdl.handle.net/2433/285533
【書誌情報】
Lingjie Meng, Tom O. Delmont, Morgan Gaïa, Eric Pelletier, Antonio Fernàndez-Guerra, Samuel Chaffron, Russell Y. Neches, Junyi Wu, Hiroto Kaneko, Hisashi Endo, Hiroyuki Ogata (2023). Genomic adaptation of giant viruses in polar oceans. Nature Communications, 14:6233.
