微細藻類ウイルスの宿主代謝改変がもたらす海洋性原核生物群集遷移の機構解明

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ウイルスは感染時に宿主細胞内で娘ウイルスを生産することから、細胞内有機物の組成を変化させる。中でも海洋微細藻類に対するウイルス感染は、地球上の主要一次生産者である藻類由来の有機物の化学的特性を変化させ、海洋低次生態系に影響を及ぼす可能性がある。本研究では、世界的海洋優占藻類Heterosigma akashiwoの、①ウイルス被感染細胞内で生産される物質の同定と、②それらの物質が原核生物群集動態に及ぼす影響の解明を目的とする。本年度は、本種へのウイルス感染による原核生物動態への影響を調べるため、本種ウイルス被感染細胞由来の溶出物 (VDF) および非感染細胞由来の溶出物を原核生物群集に添加して7日間培養した。rRNAアンプリコンシーケンシングを行い、得られたシーケンスから種内個体群レベルの分類単位であるASVsを作成して原核生物動態を解析した。培養2日目以降にVDF区のみで優占するVibrio属の3 ASVsが検出され、VDF特異的に応答する個体群が存在すると考えられた。本属内でVDF特異的な応答を示すASVと非特異的な応答を示すASVの近縁株ゲノムを収集し、KEGG代謝モジュールの組成に基づき両者の代謝の差異を調べると、分枝鎖アミノ酸輸送体など計5つのモジュールがVDF特異的ASVの近縁株のみに高頻度に認められた。これらのモジュールとVDFの有機物組成の関係を調べるため、GC-MSによるメタボローム解析を行うと、15の低分子化合物がVDFにおいてのみ高い相対値を示し、これらには分枝鎖アミノ酸3種が全て含まれたことから、本種ウイルス被感染細胞には分枝鎖アミノ酸が蓄積し、溶藻に伴い溶出する分枝鎖アミノ酸を利用して特定のVibrio属個体群が増加することが示唆された。以上より、ウイルス被感染藻類で生産される物質と原核生物動態間の分子メカニズム候補の一端を捉えることに成功した。