ヒトゲノム内のRNAウイルス由来配列の制御機構と遺伝子発現への影響を解明ウイルス共進化の解明と新たなウイルス防御機構の発見に道を開く

 朝長啓造 ウイルス研究所教授、本田知之 同助教、惣福梢 医学研究科博士後期課程学生らの研究グループは、ヒトゲノムに組み込まれたRNAウイルス由来配列がヒト遺伝子の発現を変化させることを発見しました。さらに、このウイルス由来配列の詳しい発現解析から、ヒトゲノムにはRNAウイルス由来配列の発現を抑える仕組みがあることを証明しました。

 本研究成果は、2015年8月28日(日本時間)付の国際学術雑誌「Cell Reports」に掲載されました。

概要

 生物は、感染したウイルス遺伝子をゲノムに組み込むことで進化してきたと考えられています。これまでに、生物のゲノムに組み込まれたウイルス遺伝子の生物ゲノムへの影響は、レトロウイルス以外では知られていませんでした。これまで研究グループでは、レトロウイルス以外のRNAウイルスであるボルナウイルスが、ヒトをはじめとする多くの生物ゲノムに内在化していることを明らかにしていました。

 本研究はまず、生物ゲノムに組み込まれているRNAウイルス由来配列の詳しい発現様式を明らかにした初の報告として意味があります。また、ヒトゲノムに存在する七つの内在性ボルナウイルス配列「hsEBLN」がそれぞれの臓器で異なる発現を示すこと、そして特定のhsEBLNでは精巣以外での発現が抑えられていることを発見しました。さらに、発現が抑えられているhsEBLNの発現を人工的に上昇させることで、近接する遺伝子の発現量が変化することを証明しました。これは、ゲノムへの影響が謎であったRNAウイルス由来配列の宿主ゲノム進化への関与を示す画期的な発見であり、ウイルスと宿主である人類が互いに関連し合って進化してきた「共進化」を解明する新しい手掛かりになると期待されます。また宿主細胞における内在性ボルナウイルスの発現制御および発現産物の機能の解明は新しいウイルス防御法の発見にもつながると期待されます。

hsEBLN-1による近傍遺伝子の発現制御
hsEBLN-1による近傍遺伝子の発現制御

脱アセチル化酵素阻害によりhsEBLN-1領域からの転写が活性化された。それに伴い、hsEBLN-1下流の遺伝子の発現が抑制された。

研究者からのコメント

左から朝長教授、本田助教、惣福博士後期課程学生

 本研究では、ヒトゲノムに存在する内在性RNAウイルス配列の発現が、周辺遺伝子の転写を制御することを明らかにしました。これは、ヒトが進化の過程で、RNAウイルスの遺伝子配列を取り込み、それを利用している可能性を示した初めての報告となります。これまで、ゲノム進化の原動力として、レトロウイルス感染が重要な役割を持つことが知られていました。本研究により、さらに非レトロウイルス型のRNAウイルス感染も、ゲノム進化のキープレイヤーであることが示されました。今後は、内在性RNAウイルス配列の機能、特にこれらの配列による抗ウイルス防御作用について解析することで、ウイルスと生物の共進化について新しい概念が提唱できるものと期待されます。

詳しい研究内容について

書誌情報

Kozue Sofuku, Nicholas F. Parrish, Tomoyuki Honda, Keizo Tomonaga
"Transcription Profiling Demonstrates Epigenetic Control of Non-retroviral RNA Virus-Derived Elements in the Human Genome"
Cell Reports
Publication Date : August 27, 2015