ササゲクロロティックモットルウイルス

ササゲクロロティックモットルウイルス
ウイルスの分類
(ランク外):	ウイルス
領域:	リボビリア
王国：	オルタナウイルス科
門:	キトリノビリコタ
クラス：	アルスビリセテス
注文：	マルテリウイルス目
家族：	ブロモウイルス科
属:	ブロモウイルス
種：	ササゲクロロティックモットルウイルス

ササゲクロロティックモットルウイルス（略称 CCMV）は、ササゲ科植物に特異的に感染するウイルスです。感染した植物の葉には黄色い斑点が現れるため、「クロロティック」という名前が付けられています。同種のウイルスであるササゲモザイクウイルス（CPMV）と同様に、CCMVは植物内で大量に生産されます。自然宿主では、感染した葉組織 1 グラムあたり 1～2 mg のウイルス粒子が生産されます。ブロモウイルス属に属するササゲクロロティックモットルウイルス（CCMV）は、小さな球形の植物ウイルスです。この属の他のメンバーには、ブロムモザイクウイルス（BMV）とソラマメモットルウイルス（BBMV）があります。

歴史

1967 年に Bancroft らは、このウイルスを分離して特徴付ける最初の実験について説明しました。それ以来、ウイルスの培養と分離が比較的容易であったため、多くの研究者がこのウイルスに注目してきました。科学界がこのウイルスに関心を寄せているのは、ウイルスを分解して遺伝物質である RNA を取り除くことができるという顕著な特性によるものです。次に、わずかに酸性のpHと比較的高い塩分濃度の下で、タンパク質サブユニットの自己組織化を刺激して、ウイルスと同じサイズの殻を作ることができます。これにより、いくつかの興味深い特性を持つ空のカプシドが生成されます。無機結晶などの他の材料をカプシド内に組み込むいくつかの成功した試みが報告されています。これは、将来的に薬物治療につながる可能性があります。^{[引用が必要]}

ゲノムと構造

CCMVは、直径28nmの正20面体タンパク質カプシド（T=3）^[1]で構成されています。このカプシドは、それぞれ190アミノ酸残基の一次構造を持つ180個の同一のタンパク質サブユニットで構成されています。ウイルスコートには、A、B、Cの3つのサブユニットが分布しています。Aサブユニットはペンタマーに配置され、BサブユニットとCサブユニットは一緒にヘキサマーに配置されています。ウイルスコートは12のペンタマーと20のヘキサマーで構成されています。カプシド内には、約3000ヌクレオチドからなる（+）ssRNAゲノムがあります。^[2]ゲノムは3つの部分（RNA-1-3）に分かれており、サブゲノム部分はRNA4と呼ばれます。^[1]密度の高いRNA-1は、独自のカプシドに囲まれています。密度の低いRNA-2にも独自のカプシドがあります。 RNA-3 と RNA-4 は中密度であるため、一緒にカプシド化されます。RNA-1 と RNA-2 はウイルスの複製に関与していると考えられており、RNA-3 は植物全体に感染を広げる役割を果たしています。^[3] RNA-3 が欠乏している場合でも、ウイルスの複製は発生しますが、そのレベルは大幅に低下します。これらの 4 種の一本鎖プラスセンス RNA 分子により、CCMV ゲノムは 4 つの別々の遺伝子をコードします。^[2]

リポフェクタミンは、トランスフェクションを補助し、外来DNAを標的細胞に侵入させるために研究室で使用される試薬です。ガーマンらの研究では、CCMVウイルスカプシドは非常に堅牢で、リポフェクタミンなしでRNase処理した後でも無傷のままであることが分かりました。^[2]

宿主細胞への侵入と相互作用

細胞壁を持つ生物の研究は難しいため、植物ウイルスと宿主細胞の相互作用についてはあまり知られていない。ある研究では、CCMVとササゲのプロトプラスト間の相互作用を調べたところ、非特異的結合に依存しており、主に細胞膜とウイルス粒子、具体的には負に帯電した小胞とウイルスコートタンパク質の正に帯電したN末端アームとの間の静電相互作用に依存していることが判明し、CCMVはエンドサイトーシスウイルスとしてさらに分類された。また、膜損傷を利用してウイルス粒子を細胞内に導入する。全体的に、最も効果的な感染は、宿主の膜損傷を介した内部化によって発生した。^[4]

特定のタンパク質であるORF3aは、CCMVゲノムに存在する移動タンパク質であり、原形質連絡を利用してウイルスゲノムを近隣の植物細胞に輸送するのに役立ちます。これにより、ウイルスは宿主細胞壁の障壁を回避し、効果的に宿主に感染することができます。CCMVの移動には出芽は必要ありません。なぜなら、管状構造が原形質連絡を十分に拡大し、ウイルスカプシドが細胞壁を直接通過できるようにするためです。^[5]

典型的なウイルス感染では、ウイルス濃度が急激に増加し、その後ウイルス複製が急速に減少します。RNA 3 欠損がある場合でも、ウイルス複製は発生しますが、そのレベルは大幅に低下します。また、コートタンパク質とウイルス RNA の比率が低いのも、このためだと考えられています。^{[引用が必要]}

複製サイクル

ウイルスが侵入すると、タンパク質カプシドは宿主細胞によって分解され、これによりウイルスRNAのパッケージ解除が可能になります。RNA1とRNA2はそれぞれタンパク質1aと2aポリメラーゼをコードしており、どちらも細胞内でウイルス複製タンパク質を生成するために発現します。^[6]実際の複製プロセスは、宿主小胞体膜の陥入から作成された膜小胞内で発生します。ウイルスRNAは、RNA依存性RNAポリメラーゼを使用してdsRNAゲノムに複製されます。新しく合成されたdsRNAは、テンプレート(-)RNA鎖からより多くの(+)ssRNAを転写するために使用され、既存の(+)RNA鎖は複製されて、翻訳可能なmRNAとして使用するための多くのコピーが生成されます。このプロセス中に、サブゲノムRNA4も翻訳され、ウイルスカプシドタンパク質が生成されます。新しく合成された(+)ssRNAとカプシドタンパク質のコピーを使用して、ウイルスは小胞内で組み立てられます。^[7]

組み換え

植物宿主細胞に2つの異なるCCMV遺伝子欠失変異体を共感染させると、相同組換え修復によって機能的なRNAウイルスゲノムが再生される。 ^[8] 組換えのメカニズムは、ウイルスRNA複製中の鎖スイッチング（コピー選択）である可能性が高い。この組換えの速さと頻度は、このようなゲノム救済がCCMVの自然集団でおそらく重要であることを示唆している。^[8]

組み立てとリリース

ウイルスの組み立ては、その有効性の鍵となります。なぜなら、細胞に侵入する前にゲノムを保護するのに十分な安定性と、分解時に標的細胞に遺伝子内容を放出するのに十分な不安定性の両方が必要であるためです。一本鎖 RNA は、カプシドにすでに存在する小さな孔に通されます。中性 pH では、カプシドタンパク質は RNA に可逆的に結合し、プレカプシド複合体を形成します。これは、RNA リン酸骨格の負電荷を中和するのに十分なカプシドタンパク質 (CP) に囲まれた RNA で構成されます。酸性化が発生すると、不可逆的な構造変化が起こり、最終的に二十面体カプシドが生成します。これは、RNA から余分な CP を新しいカプシドの外側に送ることによって行われます。このプロセスは、N 末端のアルギニンに富むモチーフ (ARM) とカプシド外部の負電荷密度による CP の塩基性に依存しています。カプシドタンパク質は、ウイルスの移動、伝染、症状の発現、および標的ホストにも関与しています。^[9]上で見たように、CCMVの組み立てはpH依存のメカニズムであり、分解も同様です。pH 5ではCCMVは安定していますが、pH 7.0でCa2+やMg2+などのイオンがない場合、カプシドの直径が膨張します。これによりカプシドに開口部が作成されますが、この時点ではウイルスRNAは放出されず、このプロセスを逆転させることができます。カルシウムイオンはウイルスの安定性に不可欠であることが判明しているため、これは重要です。RNAは自発的に放出されませんが、膨張が起こり、ウイルスが感染に適した環境にある場合、膨張によりRNAが標的細胞の細胞質に放出されます。^[10]

右の図は酸性条件下の CCMV (a) と pH が変化して膨張が起こった CCMV (b) を示しています。これにより静電相互作用が可能になり、ウイルスの宿主への感染能力がさらに高まります。^{[引用が必要]}

症状学

このウイルスは植物細胞、特にササゲにのみ感染することが観察されている。CCMV の主な症状は、CCMV-T 株として知られる植物の葉の明るいクロロシス、つまり黄色化である。このクロロシスは、CCMV-M と呼ばれる弱毒株で植物に感染すると、軽度の症状として観察され、薄緑色になる。de Assis Filho らが実施した実験の結果によると、この主な症状はカプシドコートタンパク質の 151 番目のアミノ酸によって引き起こされることが示された。^[11]

ベクターと感染経路

CCMVは、マメハムシCerotoma trifurcataと斑点のあるキュウリハムシDiabrotica undecimpunctata howardiiによって媒介されることがわかっています。CCMVは豆とササゲに影響を与えますが、ウイルスがササゲよりも豆から獲得され、豆に伝染した場合、ウイルスの複製がはるかに多いことが判明しています。^[12]

「組み立てと放出」のセクションで述べたように、CCMVは酸性条件（pH = 5.0）によって安定化されます。したがって、昆虫の腸はCCMVの伝播と安定化を可能にする酸性条件を提供していると考えられています。^[13]

酵母に関する最近の研究

2018年12月、CCMVの複製は酵母の一種であるサッカロミセス・セレビシエで完全に再構成されました。この実験では、タンパク質1aが小胞体の陥入を誘導し複製プロセスを開始するために必要な唯一のウイルス因子であることがわかりました。2aポリメラーゼは、複製球状体の形成後にタンパク質1aによってリクルートされることがわかりました。S . cerevisiaeでのCCMVの複製には1つの制限があり、これはRNA-3の複製がないためでした。この実験の重要性は結果の範囲を超えています。なぜなら、S. cerevisiaeはウイルス接種の一般的なモデル生物であり、CCMVのさらなる研究への道を開く可能性があるからです。^[6]

参考文献

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さらに読む

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外部リンク

ICTVdB — ユニバーサルウイルスデータベース: ササゲクロロティックモットルウイルス
家族グループ — ボルチモア方式 2013-03-30 にWayback Machineでアーカイブ

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歴史