アピコンプレックス

アピコンプレックス
科学的分類
ドメイン：	真核生物
クレード:	発汗抑制剤
クレード:	ツァーリ
クレード:	ロシア
クレード:	アルベオラータ
門:	アピコンプレクサ レヴァイン、1970 [1] [2]
クラスとサブクラスパーキンス、2000
アコノイド類（＝血虫） コノイダス科 コクシジウム （=コクシディアシナ） グレガリニア （＝グレガリナシナ）

アピコンプレクサ（アピコンプレキアとも呼ばれる、単数形：アピコンプレクサ門）は、主に寄生性の胞子虫からなる大きな門の生物である。そのほとんどは、頂端複合膜を持つアピコプラストと呼ばれる非光合成性色素体の一種で構成される独特の細胞小器官構造を持っている。細胞小器官の頂端形状（例えば、Ceratium furcaを参照）は、アピコンプレクサ門が宿主細胞に侵入する際に適用する適応である。

アピコンプレックス門は単細胞で胞子を形成する。ほとんどは動物の絶対内部 寄生生物であるが^[3]、もともとツボカビに分類されていた海洋動物の共生菌であるネフロミセス^[4]と、一部がサンゴの光合成パートナーであるクロメリダは除く。鞭毛や仮足などの運動構造は、特定の配偶子段階でのみ存在する。

アピコンプレックス類は、コクシジウム、グレガリン、ピロプラズマ、ヘモグレガリン、およびプラスモジウムなどの生物を含む多様なグループです。アピコンプレックス類によって引き起こされる疾患には以下のものがあります。

• バベシア症（バベシア）
• マラリア（マラリア原虫）
• クリプトスポリジウム症（クリプトスポリジウム・パルバム）
• シクロスポーラ症（シクロスポーラ・カエタネンシス）
• シストイソスポラ症（シストイソスポラ・ベリ）
• トキソプラズマ症(トキソプラズマ・ゴンディ)

アピコンプレックス門という名称は、スポロゾイト内の細胞小器官群を意味するラテン語のapex (頂点) とcomplexus (折り畳み)に由来する。アピコンプレックス門は、かつてスポロゾアと呼ばれていた寄生性原生動物群の大部分を占め、一般に鞭毛、繊毛、仮足を持たない。アピコンプレックス門のほとんどは運動性があり、接着部と小さな静的ミオシンモーター^{[5]を使用した}滑空機構を備えている^[6] 。この旧式の分類群の他の主な系統は、胞子虫綱 (リザリア属の一群)、粘液虫綱(高度に派生した刺胞動物)、微胞子虫綱(菌類由来) である。スポロゾアという名称は、アピコンプレックス門の同義語として、またはサブセットとして用いられることもある。

アピコンプレックス門には、総称して頂端複合体と呼ばれる構造と器官のグループを持つすべての真核生物が含まれます。^[7]この複合体は、アピコンプレックス門のライフサイクルの寄生段階で宿主細胞への侵入に必要な構造成分と分泌器官で構成されています。 [7]アピコンプレックス門のライフサイクルは複雑で、いくつかの段階があり、通常は無性生殖と有性生殖の両方を経ます。^[7]すべてのアピコンプレックス門は、ライフサイクルの一部で絶対寄生生物であり、無性生殖と有性生殖の段階で2つの異なる宿主に寄生するものもいます。^[7]

保存された頂端複合体以外にも、アピコンプレックス門は形態的に多様である。アピコンプレックス門内の異なる生物、および特定のアピコンプレックス門の異なるライフステージは、サイズ、形状、細胞内構造が大きく異なる可能性がある。^[7]他の真核生物と同様に、アピコンプレックス門には核、小胞体、ゴルジ体がある。^[7]アピコンプレックス門は通常、単一のミトコンドリアと、別の共生生物由来の細胞小器官であるアピコプラストを持ち、これは独立した35キロベースの環状ゲノムを維持している（アピコプラストを持たないクリプトスポリジウム属およびグレガリーナ・ニパンドロデスは除く）。 ^[7]

この門のすべてのメンバーには感染段階であるスポロゾイトがあり、これは頂端複合体に 3 つの異なる構造を持っています。頂端複合体は、らせん状に配置された一連の微小管(円錐体)、分泌体 (ロプトリー)、および 1 つ以上の極性リングで構成されています。さらに、1 つまたは 2 つの極性リングに囲まれた細長い電子密度の高い分泌体 (ミクロネーム) が存在する場合もあります。この構造から門の名前が付けられています。さらに球状の細胞小器官のグループが頂端複合体に局在するのではなく細胞全体に分布しており、高密度顆粒として知られています。これらの平均直径は通常約 0.7 μm です。高密度顆粒の内容物の分泌は、寄生虫が侵入して寄生胞内に局在した後に起こり、数分間持続します。^[要出典]

• 鞭毛は運動性配偶子にのみ見られます。鞭毛は後方に向いており、数はさまざまです (通常 1 ～ 3 本)。
• 基底小体が存在します。ヘモスポリジアとピロプラスミドは基底小体に通常の 3 重の微小管を持っていますが、コクシジアとグレガリンは 9 重の 1 重の微小管を持っています。
• ミトコンドリアには管状のクリステがある。
• 中心小体、葉緑体、排出器官、封入体は存在しません。
• 細胞は、微細孔が貫通する 3 つの膜層 (肺胞構造) のペリクルに囲まれています。

レプリケーション:

• 有糸分裂は通常は閉じており、核内に紡錘体があるが、種によっては極が開いているものもある。
• 細胞分裂は通常分裂生殖によって行われます。
• 減数分裂は接合子で起こります。

モビリティ:

アピコンプレックス類は組織を通過して宿主細胞に出入りすることを可能にする独特の滑走能力を持っています。この滑走能力は接着と小さな静的ミオシンモーターの使用によって可能になります。^[9]

この門に共通する他の特徴としては、繊毛がないこと、有性生殖、摂食のための微細孔の利用、感染形態としてのスポロゾイトを含むオーシストの生成などがあげられる。

トランスポゾンはこの門ではまれであると思われるが、アスコグレガリナ属とアイメリア属では同定されている。^[10]

ほとんどのメンバーは、無性生殖と有性生殖の両方を含む複雑なライフサイクルを持っています。通常、宿主は寄生虫による能動的な侵入（エントーシスに類似）によって感染し、寄生虫は分裂してスポロゾイトを生成し、それが宿主の細胞に侵入します。最終的に細胞は破裂し、メロゾイトを放出し、それが新しい細胞に感染します。これは、ガモントが生成され、配偶子を形成し、融合して新しいシストを形成するまで、数回発生する可能性があります。ただし、この基本パターンには多くのバリエーションがあり、多くのアピコンプレックスは複数の宿主を持っています。^[11]

頂端複合体には、細胞の前部に開口するロプトリーとミクロネームと呼ばれる小胞が含まれる。これらは、寄生虫が他の細胞に侵入できるようにする酵素を分泌する。先端は極性リングと呼ばれる微小管の帯に囲まれており、コノイダス類にはコノイドと呼ばれるチューブリンタンパク質の漏斗もある。 ^[12] 細胞の残りの部分では、ミクロポアと呼ばれる縮小した口を除いて、膜はアルベオリと呼ばれる小胞によって支えられ、半剛性のペリクルを形成している。^[13]

アピコンプレックス綱は、肺胞やその他の特徴の存在から、肺胞虫類と呼ばれるグループに分類される。パーキンサスやコルポデラなどのいくつかの関連鞭毛虫は、極環に似た構造を持ち、以前はここに含まれていたが、そのほとんどは渦鞭毛虫類に近い親戚であると思われる。それらはおそらく、2つのグループの共通祖先に似ている。^[13]

もう一つの類似点は、多くのアピコンプレックス細胞が、 3つまたは4つの膜に囲まれたアピコプラストと呼ばれる単一のプラスチドを含んでいることである。その機能には、脂質やヘムの生合成などが含まれると考えられており、生存に必要であると思われる。一般的に、プラスチドは渦鞭毛藻類の葉緑体と共通の起源を持つと考えられており、証拠は緑藻ではなく紅藻類に起源があることを示している。^{[14] [15]}

この門には、コクシジウム、グレガリン、ヘモスポリジウム（またはヘマトゾア、ピロプラズマも含む）、マロスポリジウムの4つのグループがあります。コクシジウムとヘマトゾアは比較的近縁であるようです。^[16]

パーキンサスはかつてはアピコンプレックス門に属していたが、現在は新しい門であるパー​​キンソゾア門に移されている。^[17]

グレガリン類は一般に環形動物、節足動物、軟体動物に寄生する。宿主の腸内にいることが多いが、他の組織に侵入することもある。典型的なグレガリンのライフサイクルでは、栄養体が宿主細胞内で分裂体へと成長する。これが分裂生殖によって複数のメロゾイトに分裂する。メロゾイトは宿主細胞を溶解することで放出され、宿主細胞は次に他の細胞に侵入する。アピコンプレックス類のライフサイクルのある時点で配偶子母細胞が形成される。配偶子母細胞は集団を形成する宿主細胞の溶解によって放出される。各配偶子母細胞は複数の配偶子を形成する。配偶子は別の配偶子と融合してオーシストを形成する。オーシストは宿主から出て新しい宿主に取り込まれる。^[18]

一般的に、コクシジウムは脊椎動物の寄生虫です。グレガリン類と同様に、コクシジウムは腸管 上皮細胞に寄生するのが一般的ですが、他の組織に感染することもあります。

コクシジウムのライフサイクルには、雌雄生殖、配偶子形成、および胞子形成が含まれる。グレガリン類のライフサイクルと似ているが、接合子形成が異なる。栄養体の中には大きくなって大配偶子になるものもあれば、分裂を繰り返して小配偶子を形成するものもある（異数生殖）。小配偶子は運動性があり、受精するためには大配偶子に到達しなければならない。受精した大配偶子は接合子を形成し、接合子は次にオーシストを形成し、通常は体外に排出される。合胞生殖が起こると、著しく異数生殖の配偶子が関与する。ライフサイクルは通常は半数体で、接合子でのみ二倍体段階が発生し、通常は短命である。^[19]

コクシジウムとグレガリンの主な違いは、ガモントにあります。コクシジウムでは、これらは小さく、細胞内にあり、エピメライトやムクロンがありません。グレガリンでは、これらは大きく、細胞外にあり、エピメライトやムクロンを持っています。コクシジウムとグレガリンの2番目の違いもガモントにあります。コクシジウムでは、1つのガモントがマクロガメトサイトになりますが、グレガリンでは、ガモントが複数のガメトサイトを生み出します。^[20]

ヘモスポリジウムは、節足動物と脊椎動物の宿主を交互に繰り返す、より複雑なライフサイクルを持っています。栄養体は脊椎動物の宿主の赤血球や他の組織に寄生します。ミクロ配偶子とマクロ配偶子は常に血液中に存在します。配偶子は、吸血中に昆虫ベクターに取り込まれます。ミクロ配偶子は昆虫ベクターの腸内を移動し、マクロ配偶子と融合します。受精したマクロ配偶子は、ベクターの体内に侵入するオーキネートになります。その後、オーキネートはオーシストに変化し、最初は減数分裂、次に有糸分裂によって分裂して（単子節ライフサイクル）、スポロゾイトを生成します。スポロゾイトはオーシストから脱出し、ベクターの体内を移動して唾液腺に行き、昆虫ベクターが再び摂食するときに新しい脊椎動物の宿主に注入されます。^[21]

Marosporida綱（Mathur, Kristmundsson, Gestal, Freeman, and Keeling 2020）は、コクシジウム綱およびヘマトゾア綱の姉妹綱であるアピコンプレックス綱の新たに認識された系統である。これは、Aggregata octopiana Frenzel 1885、Merocystis kathae Dakin, 1911（ともにAggregatidae、元はコクシジウム綱）、Rhytidocystis sp. 1およびRhytidocystis sp. 2 Janouškovec et al. 2019（Rhytidocystidae Levine, 1979、元はコクシジウム綱、Agamococcidiorida）、およびMargolisiella islandica Kristmundsson et al. 2011（Rhytidocystidaeに近縁）を含む系統発生クレードとして定義される。マロスポリダは海洋無脊椎動物に感染する。この系統のメンバーはプラスチドゲノムと標準的なアピコンプレックスのプラスチド代謝を保持している。しかし、マロスポリダはこれまでに配列されたアピコプラストゲノムの中で最も縮小しており、標準的なプラスチドRNAポリメラーゼを欠いているため、縮小オルガネラの進化に関する新たな知見を提供している。^[16]

アピコンプレックス門寄生虫の多くは、ヒトや家畜の重要な病原体です。細菌病原体とは対照的に、これらのアピコンプレックス門寄生虫は真核生物であり、動物宿主と多くの代謝経路を共有しています。このため、治療標的の開発は極めて困難です。アピコンプレックス門寄生虫に害を及ぼす薬剤は、ヒト宿主にも害を及ぼす可能性があります。現在、これらの寄生虫によって引き起こされるほとんどの病気に対して有効なワクチンはありません。これらの寄生虫の生物医学的研究は、実験室で生きた寄生虫の培養を維持し、これらの生物を遺伝子操作することが不可能ではないにしても難しいことが多いため、困難です。近年、いくつかのアピコンプレックス門種がゲノム配列決定のために選択されました。ゲノム配列が利用可能になったことで、科学者はこれらの寄生虫の進化と生化学的能力についてさらに学ぶ新しい機会が得られます。このゲノム情報の主な情報源はEuPathDB ^[22]ファミリーのウェブサイトであり、現在、マラリア原虫（PlasmoDB）、^{[23] [24]} コクシジウム（ToxoDB）、^{[25] [26]} ピロプラズマ（PiroplasmaDB）、^[27]クリプトスポリジウム^{（CryptoDB）[ 28] に特化したサービスを提供しています。 [} 29 ]^薬剤の標的となる可能性のあるものの1つはプラスチドであり、実際、アピコンプレックス菌に有効なテトラサイクリンなどの既存の薬剤はプラスチドに対して作用するようです。^[30]

多くのコクシジオモルフは、一次宿主に加えて中間宿主を持ち、これらのグループでは宿主の進化がさまざまな方法と時期に進行した。一部のコクシジオモルフでは、元の宿主が中間宿主になったが、他のコクシジオモルフでは元の宿主が終宿主になった。 Aggregata 、 Atoxoplasma 、 Cystoisospora 、 Schellackia 、 Toxoplasmaの各属では元の宿主が終宿主になったが、Akiba、Babesiosoma、Babesia、Haemogregarina、Haemoproteus、Hepatozoon、Karyolysus、Leucocytozoon、Plasmodium、Sarcocystis、Theileriaの各属では元の宿主が中間宿主になった。

感染の可能性を高めるための同様の戦略は、複数の属で発展してきました。ポリエネルギッドオーシストおよび組織シストは、プロトコクシジオリダ目およびアイメリダ目の代表種に見られます。ヒプノゾイトは、 Karyolysus lacerateおよびほとんどのPlasmodium種に見られます。寄生虫の経卵感染は、 KaryolysusおよびBabesiaのライフサイクルで発生します。

水平遺伝子伝播は、この門の進化の初期に、動物宿主からアピコンプレックス門の祖先へのヒストンH4リジン20（H4K20）修飾子KMT5A （Set8）の伝播によって起こったと思われる。 ^[31] 2番目の遺伝子であるH3K36メチルトランスフェラーゼ（植物ではAshr3 ）も水平伝播した可能性がある。^[13]

アピコンプレックス亜綱には3つの寄生虫亜目がある: ^[13]

• Adeleorina亜目— 8属
• 亜目Laveraniina (旧称 Haemosporina) — この亜目の全属
• 亜目Eimeriorina — 2 つの属 ( LankesterellaおよびSchellackia )

アデロリナには、無脊椎動物に感染する種と脊椎動物に感染する種がある。この門で最大の亜目であるアイメリオリナのライフサイクルには、有性生殖と無性生殖の両方の段階がある。無性生殖の段階では分裂生殖によって繁殖する。雄の配偶子母細胞は多数の配偶子を生成し、接合子は感染段階であるオーシストを生じる。大多数は単毒性（1つの宿主にのみ感染する）だが、少数は異毒性（ライフサイクルに2つ以上の宿主が関与する）である。

この後者の亜目における科の数は議論されており、権威に応じて科の数は 1 から 20 の間、属の数は 19 から 25 の間とされています。

最初のアピコンプレックス門原生動物は、1674年にアントニー・ファン・レーウェンフックによって発見された。彼はウサギの胆嚢でおそらくEimeria stiedaeのオーシストを発見した。この門で最初に記載された種は、ハサミムシの腸管にいたGregarina ovataで、1828年にデュフォーによって命名された。彼は、この種が当時はヴェルメスに含まれていた吸虫類に関連する特異なグループであると考えていた。^[32]それ以来、さらに多くの種が特定され、命名されてきた。1826年から1850年の間に、アピコンプレックス門の41種と6属が命名された。1951年から1975年の間に、1873の新種と83の新属が追加された。^[32]

原生動物門に含まれる古い分類群である胞子虫綱は、 1879年にロイカートによって創設され^[33]、1880年にビュットシュリによって採用された。 ^[34]歴史的に、胞子虫綱は現在のアピコンプレックス綱と多くの無関係なグループをグループ化してきた。例えば、工藤（1954）は胞子虫綱に、胞子虫亜綱（リザリア）、微胞子虫綱（菌類）、粘液虫綱（動物界） 、ヘリコスポリジウム（緑藻類）の種を含め、一方ツィールト（1978）はブラストシスティス属（ストラメノパイル目）を含めた。^[35]デルモシスチジウムも胞子虫綱であると考えられていた。これらのグループのすべてが胞子を持っているわけではなく、すべて寄生性であった。^[32]しかし、他の寄生性または共生性の単細胞生物も、鞭毛（多くのキネトプラスティダ、レトルタモナディダ、ディプロモナディダ、トリコモナディダ、ハイパーマスチギダ）、繊​​毛（バランチディウムなど）、または仮足（エントアメーバ、アカンサメーバ、ネグレリアなど）を持つ場合は、胞子虫門（鞭毛虫、繊毛虫、肉食動物門）以外の原生動物グループに含まれます。細胞壁を持つ場合は、細菌や酵母の間に植物界に含めることもできます。

胞子虫綱はもはや生物学的に有効とはみなされておらず、その使用は推奨されていないが^[36]、一部の研究者は依然として胞子虫綱をアピコンプレックス綱の同義語として使用している。最近では、パーキンサスやコルポデラ（現在はプロタルベオラータ）など、他のグループがアピコンプレックス綱から除外された。

アピコンプレックス類の分類分野は流動的で、1970年に正式に命名されて以来、分類は長年にわたって変化してきました。^[1]

1987年までに、門の包括的な調査が完了し、合計4516種と339属が命名されました。それらは以下の通りです。^{[37] [32]}

• コノイダ綱
  • 亜綱グレガリナシナ属 p.p.
    • ユーグレガリノリダ目（Eugregarinorida）には、1624の命名種と231の命名属がある。
  • 亜綱コクシジアシナ 属
    • ユーコクシディオ リダ目
      • アデレオリナ 亜目p.p
        • ヘモグレガリン亜科グループ、399種、4属
      • 亜目Eimeriorina、1771種、43属
• トリカブト綱
  • ヘモスポロリダ目（444種、9属）
  • ピロプラズマ目（173種、20属）
• 上記で省略したその他のマイナーグループには、105種と32属が含まれます。

この門についてはかなりの改訂が行われたが（ヘモスポリディア目には現在9属ではなく17属がある）、これらの数字はおそらく今でもほぼ正しいと思われる。^[38]

ジャック・ユーゼビーは1988年に^[39]ピロプラズマ亜綱とヘモスポロリナ亜目を統合してヘモスポリディアス綱という新しい綱を創設した。

• グレガリナ亜綱（グレガリナ亜綱）
• 亜綱コクシジア
  • アデレオリーナ亜目（アデレオリン）
  • アイメリオリーナ亜目(アイメリオリン)
• 亜綱ヘモスポリジア
  • 無色動物目
  • クロマトリダ目

無色動物門と有色動物門への分類は形態学的な根拠に基づいて提案されているが、ヘモゾインを貯蔵する能力は一度しか進化していないことから、生物学的根拠がある可能性がある。^[40]

ロバーツとジャノヴィは1996年にこの門を以下の亜綱と亜目（綱と目は省略）に分類した。^[41]

• グレガリナ亜綱（グレガリナ亜綱）
• 亜綱コクシジア
  • アデレオリーナ亜目（アデレオリン）
  • アイメリオリーナ亜目(アイメリオリン)
  • ヘモスポロリン亜目（ヘモスポロリン）
• ピロプラズマ亜綱（ピロプラズマ類）

これらは次の 5 つの分類グループを形成します。

1. グレガリン類は、一般的に無脊椎動物の単宿主寄生虫です。
2. アデレオリンは、無脊椎動物または脊椎動物の単宿主寄生虫、または吸血性無脊椎動物と脊椎動物の血液に交互に感染する二宿主寄生虫です。
3. エイメリオリンは、無脊椎動物の 1 宿主種、無脊椎動物の 2 宿主種、脊椎動物の 1 宿主種、脊椎動物の 2 宿主種を含む多様なグループです。エイメリオリンは、コクシジウムと呼ばれることがよくあります。この用語は、アデレオリンを含むために使用されることがよくあります。
4. ヘモスポロリンはマラリア原虫としてよく知られており、吸血性の双翅目ハエやさまざまな四肢脊椎動物の血液に寄生する2宿主アピコンプレックス亜綱です。
5. 含まれるすべての種は、ダニと脊椎動物に感染する二宿主寄生虫であるピロプラズムです。

パーキンスらは次のような体系を提唱した。^{[42]パーキンス}科はその後、アピコンプレックス類ではなく渦鞭毛藻類の姉妹群として認識されるようになったため、この体系は時代遅れとなっている。

• トリカブト綱

  一部の種のオオキネートにのみ存在するコノイド

• ヘモスポロリダ目

大配偶子と小配偶子は別々に発達する。合胞体は発生しない。大配偶子は円錐体を持つ。スポロゾイトは 3 つの壁を持つ。異種生殖: 脊椎動物宿主 (メロゴニーが発生する) と無脊椎動物宿主 (スポロゴニーが発生する) の間を行き来する。通常は血液寄生虫で、吸血昆虫によって伝染する。

• ピロプラズマ目

• コノイダ綱
  • グレガリナ亜綱
    • アーキグレガリノリダ目
    • ユーグレガリノリダ目
      • アデレオリナ亜目
      • アイメリオリナ亜目
    • ネオグレガリノリダ目
  • 亜綱コクシジア
    • アガモコクシジオリダ目
    • ユーコクシディオリダ目
    • イクソレオリダ目
    • プロトコクシジオリダ目
• パーキンサシダ綱

• パーキンソリダ目

• パーキンス科

プロトスピロモナディダという名前は、グレガリノモルファとコクシディオモルファの共通祖先に提案されている。^[43]

この分類群に属する別の生物群はサンゴ類である。^[44]これらはサンゴ礁の胃腔で発見されている。この門の他の生物との関係はまだ確立されていない。

もう一つの属であるネフロミセス属も同定されており、これはヘマトゾアの姉妹分類群であると思われる。^{[45]この属は、モルグリッド}ホヤ類の腎嚢内に生息している。

この門に属する生物は、光合成を行うクロメリド類を除いて^[46]寄生性であり、自由生活を送っていた祖先から進化した。この生活様式は、渦鞭毛藻類とアピコンプレックス類の分岐の時期に進化したと推定されている。^{[47] [48]この門のさらなる進化は約}8億年前に起こったと推定されている。^[49]現存する最古の系統群はアーキグレガリン類であると考えられている。^[47]

これらの系統関係は、亜綱レベルではほとんど研究されていない。ヘモスポリディアはグレガリン類と関連があり、ピロプラズマ類とコクシジウム類は姉妹群である。^[50]ヘモスポリディアとピロプラズマ類は姉妹群のようで、グレガリン類よりもコクシジウム類に近い。^[10]マロスポリダはコクシジオモルフェアの姉妹群である。^[16]

Janouškovec et al. 2015は、やや異なる系統発生を提示し、プラスチドが光合成を失う複数の出来事を示した他の研究を支持している。さらに重要なことは、この研究は、プラスチドがゲノムフリーになる複数の出来事があったという初めての系統発生的証拠を提供していることである。 ^[51]

• セントロコーン

• Brands, SJ (2000)。「The Taxonomicon & Systema Naturae」。分類: クリプトスポリジウム属。アムステルダム、オランダ: Universal Taxonomic Services。2007-09-26にオリジナル(Web サイト データベース)からアーカイブ。2006-10-13に取得。
• 「デイビッド・ルースのセミナー：アピコンプレックス門寄生虫の生物学」。