ファージ ウイルス。 スプートニクヴィロファージ

ウイルス学の歴史

ファージ ウイルス

point• 生物より多い遺伝子を持ち、免疫能力を備えたウイルスが存在することがわかった• 単独ではエネルギー代謝も自己複製もできない生物が存在することがわかった 上の図のように、ウイルスは核酸とタンパク質の殻からできています。 単独ではエサをとったり、光合成でエネルギーを生み出したりことも消費することもできません。 自分の力だけでは増えることができず、感染した細胞の自己複製装置を利用します。 このような性質から、ウイルスの遺伝子は「ただ増殖命令だけが記された簡素なもので、生物と無生物の間の存在だ」と言われてきました。 しかし、近年になって複雑な遺伝子を持った「生物のようなウイルス」や、生命活動に必須な遺伝子の多くを宿主に依存する「ウイルスのような生物」が発見され、生物と無生物の境界が非常に曖昧になっています。 そこで今回アメリカの研究者によって、膨大な遺伝子を持つウイルスである「巨大ファージ」の詳細な遺伝解析が行われました。 とは、機械的な外観をした、主に単細胞のバクテリアに感染して増殖するウイルスです。 なぜ巨大ファージは不必要なはずの免疫力を持つに至ったのでしょうか? 研究結果はカリフォルニア大学のBasem Al-Shayeb氏らによってまとめられ、2月12日に学術雑誌「nature」に掲載されました。 研究者たちはまず、妊婦の内臓からチベットの温泉まで、30の異なる地球環境から351種類の巨大ファージウイルスを特定し、遺伝解析を行いました。 巨大ファージは主に、宿主となる単細胞のバクテリアがいる環境に存在しています。 結果、最も大きなファージは73万5千塩基対を持ち、多くの細菌よりもはるかに大きいDNA量を持っていることがわかりました。 これら余剰とも言える遺伝子は、通常はバクテリアにみられるものです。 巨大ファージは感染した宿主の細菌に自分のコピーを作らせるだけでなく、宿主のバクテリアから大量の遺伝子を引き継いでいたのです。 これらの遺伝子の中には皮肉にも、元々はバクテリアがウイルスと戦うための獲得免疫を担うCRISPRシステムも含まれていました。 ウイルスに免疫システムがみつかったのは、今回の研究が初めてです。 ただし、感染を恐れる必要のない巨大ファージのCRISPRシステムは少し特殊で、感染した細菌のCRISPRシステムを強化して、競合する他のウイルスの排除に使われていました。 さらに巨大ファージの遺伝子には、これまでウイルスには存在しないと考えられていた、自己複製にかかわる遺伝子もみられました。 巨大ファージは宿主の複製能力を乗っ取ると、これらの遺伝子を使って自己の複製速度をブーストすると考えられます。 この発見は、ウイルスが自己複製を他者に頼り切ってきたとする従来の見解を覆すものです。 例えばキジラミに寄生する カルソネラと呼ばれる細菌は遺伝子を182個しかもっておらず、エネルギー代謝や遺伝子複製に必要な遺伝子のほとんどを失っています。 カルソネラが代謝や自己複製を行うときは、宿主から必要なタンパク質や遺伝子を拝借するしかありません。 カルソネラが世代を超えて生き残るときには、キジラミの生殖細胞に紛れ込み、生殖細胞が受精卵となった後は、キジラミの細胞と共に分裂しながら増えていきます。 単独では生存できず、他種族の細胞に依存しているのはウイルスと同じであり、カルソネラは細菌に分類されていても生物の定義から外れているのです。 研究者の中には、カルソネラはミトコンドリアや葉緑体のように、細胞内器官に進化している最中だと考えている人もいます。 しかし生物をやめてしまうことを進化と呼ぶのかは、まだ議論の余地がありそうです。 生物の定義は曖昧になった Credit: depositphotos 近年の研究で、膨大な遺伝子に加え免疫能力すら持つ「生命のようなウイルス」がいる一方で、単独では自己複製すらできない「ウイルスのような細菌」がいることが分かってきました。 巨大ファージはバクテリアの遺伝子と免疫力を備え、普通のウイルスとは異なり、バクテリアの外部遺伝子貯蔵庫として機能しています。 また巨大ファージの感染は、抗生物質に対する耐性をバクテリアの中に拡散するのにも役立っていると考えられます。 巨大ファージは感染によって、バクテリアと複雑な共生関係を築いている可能性もあるでしょう。 一方で、 カルソネラのように、代謝能力も自己複製能力も失い、生物の定義から離れていく細菌も存在しています。 巨大ファージやカルソネラの存在は、既存の生命の定義をどんどん曖昧にしています。 何を生命として尊び、何を非生命として利用するかの倫理も、考え直す必要があるかもしれません。

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バクテリオファージとは

ファージ ウイルス

バクテリオファージの模式図 ファージの基本構造は、の外殻と遺伝情報を担う 主に二本鎖DNA からなる。 ファージが感染した細菌は細胞膜を破壊される という現象を起こし、死細胞を残さない。 細菌が食べ尽くされるかのように死滅するため、これにちなんで「細菌(bacteria)を食べるもの(ギリシア語:phagos)」を表す「バクテリオファージ bacteriophage 」という名がつけられた。 20世紀初頭にアーネスト・ハンキンとフレデリック・トウォートによって独立に発見され、カナダの生物学者によって溶菌作用が見出された。 初期のにおいてとして盛んに用いられた。 またファージのは改変され、や断片のライブラリ作成などにも用いられている。 全ゲノムの解読はラムダファージで行われた()。 また、粒子が非常に複雑な形態のもよく知られている。 写真 バクテリオファージには多くの種類が知られており、その大きさは25〜200nm程度である。 形状も様々な種類が知られており、多くの種は様のを頭部としてそこから尾が伸びている。 中にはに感染するのように、単純に頭の部分のみを持つ種もある。 ファージの尾部はの外に発達したや、から成るを突破して、細菌の細胞内にファージのを送り込む機能を持つ。 例えばT4ファージの尾の先端にある基盤を構成するにはとして機能する部分があり、これがをして細菌のに穴を開ける。 ファージの尾は、細菌細胞に核酸を送り込む時に収縮する長い尾、柔軟に屈曲するが収縮はしない長い尾、収縮しない短い尾の3種類がある。 例えばT4ファージは長くて収縮するタイプ、ラムダファージは長くて屈曲するタイプの尾を持っている。 ビルレントファージとテンペレートファージ [ ] T4ファージの構造および感染サイクル ファージは、その増殖様式から ビルレントファージと テンペレートファージに分類される。 ビルレントファージは、ファージが感染すると細菌内で増殖し、最終的には完全に溶菌させて宿主細菌を死滅させるものである。 ファージの多くはこのビルレントファージである。 一方、テンペレートファージの場合、ファージが感染しても一部の細菌を除いて増殖が起こらず、部分的にしか溶菌を起こさない。 このとき、ファージの増殖が起こらない細菌の内部では、ファージはゲノムDNAとして( と呼ばれる)安定した状態で保存されており、細菌が分裂する際も子孫に伝達されていく。 この現象は と呼ばれ、プロファージを保有する細菌をと呼ぶ。 プロファージのゲノムは溶原菌のゲノムに組み込まれたり、あるいはとして宿主のゲノムとは独立して細胞内に存在する。 テンペレートファージの例としては、のラムダファージがよく知られ研究されている。 テンペレートファージの中にはへのやの遺伝子を持っているものがあり、ファージが感染することによってその遺伝形質を細菌が獲得することがある。 この現象によってや強毒性の細菌が出現することは、医学上重要な問題と考えられている。 このような実例としてのが挙げられる。 は一部のが産生する志賀毒素と同じものであり、それらの赤痢菌に感染していた毒素遺伝子を含むファージが大腸菌に感染してベロ毒素産生大腸菌が出現したと考えられている。 ファージの応用 [ ] ファージは数が他の生物に比べて少なく、また増殖が容易なことから初期のでゲノムが解読され、の一つとして用いられている。 モデル生物として [ ] ファージが発見される以前は生きた細胞の中で増殖するウイルスしか知られておらず、の技術も確立されていなかったため、ウイルスの研究は簡単ではなかった。 そのため培養しやすい細菌を宿主として増殖するファージの発見によりウイルスの研究は大きく前進した。 それまでせいぜい組織を対象にしか扱えなかったものが細胞単位で扱えるようになった意味も大きい。 感染した宿主細胞の機能に依存して自らを複製・増殖するというウイルスの性質もファージの研究によって明らかとなった。 ファージにおける遺伝物質がDNAであることを確定したは、遺伝子そのものの本体がDNAであることを初めて証明したことでも重要である。 現代の利用 [ ] テンペレートファージを利用して宿主のに任意の遺伝子を導入する技術も開発された。 この技術は形質導入と呼ばれ、ラムダファージによるへのが、分野で繁用されている。 ファージは種類によって宿主とする細菌が異なり、しかもその選択性が高い。 このため同じ種に属する細菌であっても、株によって特定のファージに感染するものとしないものがある。 この現象を利用して同種の細菌をさらに細かく判別することが可能であり、この方法を ファージ型別と呼ぶ。 ファージ型別による分類はやに用いられており、これらの菌の中でも特に病原性の高いものであるかどうかを識別することが可能である。 また、ビルレントファージが宿主を溶菌によって殺す性質と、その宿主特異性の高さを利用して、細菌感染症に対するとして応用する研究も行われている(と呼ばれる )。 現在、ロシア、ポーランドなど東ヨーロッパで本格的に実用化されていて、西ヨーロッパ、アメリカなどでは臨床実験中である。 また、薬剤耐性菌テロに対する治療薬としてロシアやアメリカなどでは研究が進められている。 出典 [ ].

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ファージ ウイルス

スポンサーリンク DNAウイルスとRNAウイルスの違いとは? DNA ウイルスと RNA ウイルスの違いは、一言で言うと、 DNA ウイルスはウイルス核の内部に遺伝物質として DNA( デオキシリボ核酸、 deoxyribonucleic acid)を持つのに対して、 RNA ウイルスは遺伝物質として RNA( リボ核酸、 ribonucleic acid)を持つという遺伝子を担う 遺伝物質の種類の違いに求められることになります。 そして、こうした遺伝物質の構造の違いに基づいて、 通常、 DNA ウイルスでは、生物の細胞における遺伝子と同様の二重らせん構造をした 二本鎖の構造がとられ、 それに対して、 RNA ウイルスでは、より単純な 一本鎖の構造がとられることになります。 そして、 二本鎖の構造をとる DNA ウイルスの場合では、ウイルスの遺伝子は、二本の鎖が互いのデータを補い合う 相補的で安定した構造を持つことになるのですが、 それに対して、 一本鎖の構造をとる RNA ウイルスの場合では、ウイルスの遺伝子は、バックアップデータとなる対となる鎖を持たない 単独で不安的な構造を持つことになります。 しかし、 こうしたRNAウイルスや一本鎖のウイルスにおける 遺伝的な不安定性は、必ずしもウイルスの増殖と勢力の拡大にとって不利になるわけではなく、 同一の遺伝的な性質を長く保持し続けることができない反面、ウイルス自体の 遺伝的性質が常に変化し続けていくことによって、宿主となる生物の免疫系をかいくぐったり、 ワクチンや抗ウイルス薬に対する耐性を早く身につけやすいといったウイルスにとって有利な特徴にもつながっていくことになるのです。 そして、 こうした DNA ウイルスと RNA ウイルスというそれぞれの分類に属する 代表的なウイルスの種類についてまとめると、以下の図のようになります。 スポンサーリンク DNAウイルスとRNAウイルスに分類される代表的なウイルスの種類 まず、 DNA (デオキシリボ核酸)を遺伝物質として持ち、 遺伝子の安定性が高い反面、 変異スピードが遅いウイルスの分類である DNA ウイルスに分類される代表的なウイルスの種類としては、 天然痘ウイルス、 ヘルペスウイルス、 水痘・帯状疱疹ウイルス、 ヒトパピローマウイルス( HPV)、 サイトメガロウイルス、 アデノウイルス、 B 型肝炎ウイルスなどのウイルスの名前が挙げられることになります。 次の ヘルペスウイルスは、免疫力が低下した際に皮膚に 痛みの伴う水泡をつくるウイルスであり、風邪の治りかけに 唇の角などにできることのある「 風邪のはな(風邪の華)」や「 熱のはな(熱の華)」などと呼ばれる ピリッとした吹き出物のような水疱の原因となるウイルスでもあります。 そして、その次の 水痘・帯状疱疹ウイルスは、その名の通り 水ぼうそう( 水疱瘡)や 帯状疱疹の原因となるウイルスであり、 ヒトパピローマウイルス( HPV)は、 子宮頸癌の原因となることで知られているウイルス、 サイトメガロウイルスは、 日和見感染症として、抗がん剤などの化学治療や自己免疫疾患に対するステロイド治療、HIVウイルスの感染によるエイズの発症などで 免疫力が著しく低下した際に、肺炎や髄膜炎、腸炎などの重篤な疾患を引き起こすウイルスです。 そして、 アデノウイルスは、いわゆる のど風邪や、夏にはやる 咽頭結膜熱( プール熱)、 流行性角結膜炎などを引き起こすウイルス、 B 型肝炎ウイルスは、感染が進行すると、 慢性肝炎を引き起こし、 肝硬変さらに 肝細胞癌へと進行する原因ともなるウイルスとなっています。 一方、 RNA (リボ核酸)を遺伝物質として持ち、 遺伝子としての安定性が低い代わりに、 変異スピードが速いウイルスの分類である RNA ウイルスに分類される代表的なウイルスの種類としては、 ライノウイルス、 ノロウイルス、 エンテロウイルス、 ロタウイルス、 コロナウイルス、 インフルエンザウイルス、 麻疹ウイルス、 風疹ウイルス、 さらには、 A 型肝炎ウイルス、 C 型肝炎ウイルス、 HIV ウイルス、 日本脳炎ウイルス、 黄熱ウイルス、 ウエストナイルウイルス、 リフトバレー熱ウイルス、 デングウイルス、 チクングニアウイルス、 ジカウイルス、 そして、 ラッサウイルス、 マールブルグウイルス、 クリミア・コンゴ出血熱ウイルス、 エボラウイルスといったより多くのウイルスの種類が挙げられることになります。 このうち、 ライノウイルスは鼻かぜ、 ノロウイルス、 エンテロウイルス、 ロタウイルスは主に腹かぜや食中毒の原因となるウイルスであり、 コロナウイルスはせき風邪の原因となるウイルス、 インフルエンザウイルスおよび 麻疹ウイルスと 風疹ウイルスは、その名の通り、それぞれ インフルエンザおよび の原因となるウイルスとなっています。 そして、 A 型肝炎ウイルスと C 型肝炎ウイルスは、前述したDNAウイルスに分類されるB型肝炎ウイルスと同様に、ウイルス性肝炎を引き起こすウイルス、 HIV ウイルスは、リンパ球などの免疫細胞に感染を広げ、 エイズ( 後天性免疫不全症候群)と呼ばれる免疫不全を引き起こすウイルスということになります。 次の 日本脳炎ウイルスは、 蚊によって媒介されるウイルスであり、発症率は 0. ・・・ 以上のように、 自然界に存在するすべてのウイルスは、 DNA ウイルスと RNA ウイルスという二つの種類に大別され、 それぞれのウイルスの分類区分には、上図で示したような 代表的な種類のウイルスが具体的に分類されることになります。 しかし、厳密に言うと、 生物の細胞におけるDNAが必ず二重らせん構造をした二本鎖の構造をしているのとは異なり、 ウイルスの場合は、DNAウイルスでも遺伝子が一本鎖である場合や、RNAウイルスでも遺伝子が二本鎖であるといった、生物の細胞における遺伝子の構造からみると 例外的な構造をしたウイルスも存在するので、 厳密に言うと、 ウイルスにおける遺伝子構造の違いのすべてを上図のような DNA ウイルスと RNA ウイルスという 二つの分類の枠組みだけで説明し尽くすことは難しいと考えられることになります。 そこで、 取り上げたように、分子生物学においては、 ボルティモア分類と呼ばれるより 細分化されたウイルスのグループ分けがなされていくことになるのですが、 こうしたボルティモア分類における 七つのウイルスのグループのそれぞれを代表する具体的なウイルスの種類については、また次回、図解していく形で、詳しくまとめてみたいと思います。 ・・・ 次回記事: 前回記事: 「 」のカテゴリーへ 「 」のカテゴリーへ カテゴリー• 844• 641• 118• 184• 537• 139• 204• 333• 278• 593• 338• 153• 143• 310• 240• 125•

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