CTXφバクテリオファージ

CTXφバクテリオファージは、糸状のバクテリオファージである。一本鎖DNA（ssDNA）を持つプラス鎖DNAウイルスである。

CTXφは、コレラを引き起こす細菌であるビブリオコレラ菌の一部の株に感染します。コレラ毒素（CTX）の遺伝子を保有しており、コレラを特に毒性の強いものにしています。また、あるビブリオコレラ菌株から別のビブリオコレラ菌株へ遺伝子を運ぶことができます。^{[ 1 ]}

CTXφは一般的にV. cholerae細菌のゲノムに存在し、組み込まれており、まれに細菌外のビリオンにも存在します。細菌ゲノムに組み込まれているCTXプロファージは、 2つの染色体のそれぞれに存在するか（V. choleraeのO1血清群）、またはより大きな染色体上にタンデムに配置されています（ V. choleraeのEl Torバイオタイプ）。^{[ 2 ]} CTXφのゲノムは7 kbの長さで、2つの領域から構成されています。約4.6 kbの長さのコア領域には、ファージの組み立てと形態形成に関連する5つの遺伝子（psh、cep、pIIICTX、ace、zot）と2つの非構造遺伝子が含まれています。ファージのコア領域にコードされている2つの非構造遺伝子は、コレラ毒素（CT）をコードする遺伝子であるctxAとctxBです。 2.4 kb の RS2 領域には、CTXφ の複製、調節、および統合を制御する遺伝子が含まれています。RS2 領域にコードされている 3 つの遺伝子は、rstR、rstA、およびrstB です。^{[ 2 ] [ 3 ]}

CTXφ遺伝物質のV. cholerae細菌への挿入は2つの受容体によって媒介される。1つ目は毒素共調節線毛（TCP）であり、これは細菌が腸管細胞壁に付着するのを助ける。TCPはマイナーCTXφコートタンパク質OrfUに結合すると考えられている。2つ目はTolQRA膜タンパク質構造である。^{[ 4 ]}

ファージの膜結合に必要なこれらの要件は、大腸菌に感染し、FピルスとTolQRA構造を必要とするFfファージの要件と非常によく似ている。大腸菌では、TolQRAはFfファージをペリプラズム空間に転座させる働きをし、そこで膜融合イベントが発生してFfゲノムが大腸菌の細胞質に挿入される。CTXφ遺伝物質がV. cholerae細胞に注入される際にも同様のメカニズムが疑われているが、これを確定するにはさらなる研究が必要である。^{[ 5 ]}

ssDNAがV. choleraeの細胞質に挿入された後、相補的なDNA鎖が形成され、ウイルスゲノムのプラスミド形態であるpCTXが作られる。pCTXはDNA複製を起こして新しいssDNAゲノムを作ったり、プロファージとして細菌ゲノムに組み込まれたりする。このプロファージはV. choleraeのいくつかの生物型でタンデムに存在する可能性があるため、追加されたCTXφ遺伝子の水平遺伝子伝達と垂直伝達は相互に排他的ではない。^{[ 4 ]}

バクテリオファージの新しいビリオン形態を作成するために必要なタンパク質とゲノム物質が生成された後、タンパク質は膜タンパク質複合体であるEpsDセクレチンに集合します。新しいssDNAゲノムが集合したタンパク質の内部に入ると、CTXφビリオンはEpsDから分離し、他の細菌に感染できるようになります。^{[ 4 ]}ファージ粒子は、溶菌を伴わずに細菌細胞から分泌されます。^{[ 4 ]}

最近の研究によると、CT以外の少なくとも2つの毒素がCTXφゲノムの遺伝子から産生されることが示唆されている。その1つ目は、補助コレラ腸毒素（Ace）である。Aceは現在、ビリオン段階のCTXφのマイナーコートタンパク質であると考えられているが、毒素がタンパク質コートから放出されるプロセスはまだ特定されていない。CTXφゲノム内にコードされている2番目の非CT毒素は、ゾヌラオクルデンス毒素（Zot）である。ZotはCTXφビリオンの産生に絶対的に必要であるが、ファージ粒子には実際には存在しない。AceとZotがコレラの病原性において果たす役割はまだかなり不明である。^{[ 4 ]}