メリーランド大学ボルチモア郡校（UMBC）の研究チームが、これまでに観察されたことのない、一つのウイルスが別のウイルスに付着する様子を初めて確認した事例を報告している。この発見は、ウイルス間の相互作用に関する新たな理解をもたらす画期的なものだ。
ウイルスは動物や植物、さらにはバクテリアのような宿主生物の細胞に感染することは知られているが、他のウイルスに物理的に付着することはこれまで知られていなかった。他のウイルスの助けを必要とする「サテライトウイルス」と呼ばれるもの存在は知られていたが、これらサテライトウイルスは、自身の遺伝物質を包む保護殻であるカプシドの構築、またはDNAの複製を助けるために「ヘルパーウイルス」を必要とする。そしてこれまでに、サテライトウイルスがヘルパーウイルスに実際に付着することは確認されていなかった。
UMBCの研究チームとワシントン大学セントルイス校（WashU）による国際微生物生態学会誌に発表された論文では、サテライトバクテリオファージ（細菌を感染させるウイルス）が、ヘルパーバクテリオファージの「首」部分、つまりカプシドと尾部が接続する部位に一貫して付着しているのが観察された。
この発見は、バクテリアに感染するウイルスであるバクテリオファージを環境サンプルから分離し、塩基配列決定のために研究室に送るという、学部生の日常的なプロジェクトの一環として始まった。
詳細な電子顕微鏡画像では、観察された50個のヘルパーのうち80%（40個）にサテライトウイルスが首の部分に結合していた。結合していないものの中には、首の部分にサテライトウイルスの残存する触手が見られるものもあった。
この現象について、Ivan Erill教授（論文の主執筆者）は、長期にわたるウイルス間の関係を示唆しており、サテライトウイルスがヘルパーウイルスに付着することで、宿主細胞に侵入する際に常にヘルパーの近くにいる必要があると考えられる。これは、サテライトウイルスが宿主細胞のDNAに組み込むための遺伝子を持たないため、生存するためにはヘルパーウイルスの近くにいる必要があるからだ。
さらなるバイオインフォマティクス解析により、ヘルパーウイルスとサテライトウイルスが長い間共進化してきたことが明らかになった。Eril教授は、このサテライトウイルスが少なくとも1億年以上の間、ヘルパーウイルスとの関連を最適化してきたと述べている。
研究の筆頭著者であるTagide deCarvalho氏は、「これを見たとき、『信じられない』と思いました。バクテリオファージが、あるいは他のウイルスが、他のウイルスに結合するのを誰も見たことがありません」と、述べている。
このメカニズムの説明が正しいかどうか、また他のウイルスではどの程度一般的なのか、さらに研究を進める予定である。
論文
- Journal of the International Society of Microbial Ecology: Simultaneous entry as an adaptation to virulence in a novel satellite-helper system infecting Streptomyces species
参考文献
- UMBC: UMBC team makes first-ever observation of a virus attaching to another virus
- via NewAtlas: Scientists spot viruses attaching to other viruses for first time
研究の要旨
サテライトは、ヘルパー・ウイルスの複製機構に依存する移動性の遺伝要素である。バクテリオファージは、増殖にヘルパー形態形成遺伝子を利用するサテライト核酸の多くの例を提供してきた。ここでは、Streptomyces種に感染する2つの新しいサテライト・ヘルパーファージ系、MulchとFlayerについて述べる。これらの系のサテライトは、カプセル化機構をコードしているが、主要な複製遺伝子を持たないため、バクテリオファージ・サテライトウイルスの最初の例となった。また、サテライトのコドン使用法はヘルパーのtRNA遺伝子の内容と一致することも示した。これらの系の1つであるFlayerのサテライトは宿主ゲノムに組み込まれないようであり、これは病原性サテライトファージの最初の例である。Flayerのサテライトは、ヘルパーに付着して同時共感染を可能にするユニークな尾部を持っている。これらの発見は、サテライトファージとヘルパーファージの進化的な軍拡競争において、ヘルパーファージに遺伝的に依存するサテライトの戦略が増え続けていることを示している。
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