CrAssphage

crAss様ファージ（crassvirus）
ΦcrAss001 ウイルス粒子の 3D 構造。a、外側から見たウイルス粒子 (ビリオン) の分子表面。b、ビリオンの断面。カプシド (タンパク質殻) を構成するタンパク質は黄色と青で示され、カーゴタンパク質は紫色で示され、カプシド上のピンクと淡い青色のタンパク質はヘッド ファイバー タンパク質、テール バレルを構成するタンパク質は異なる色で示され、テール ファイバー タンパク質は灰色で示されています。クレジット: Bayfield, OW et al./Nature (CC BY 4.0)。
ウイルスの分類
(ランク外):	ウイルス
レルム:	デュプロドナウイルス
王国：	興公ビレ
門:	ウロウイルス亜綱
クラス：	カウドビリセテス
注文：	クラウスウイルス目
家族
クレバウイルス科 インテスティウイルス科 スティグウ​​イルス科 スオリウイルス科

CrAss様ファージ（クラスウイルス）は、ヒトの腸内で最も豊富なウイルスを代表するバクテリオファージファミリーであり、2014年にヒトの糞便メタゲノムの交差アセンブル読み取りによって発見されました。^{[1]コンピューターによる} 比較ゲノミクスと分類解析により、 crAss様ファージは非常に豊富で多様なウイルスファミリーを代表することがわかりました。^{[2] [3] CrAss様ファージは}バクテロイデス門の細菌に感染すると予測され、その予測は後に、 2018年にバクテロイデス門宿主（バクテロイデス・インテスティナリス）で最初のcrAss様ファージ（crAss001）が分離されたときに確認されました。^[4]クラスウイルスはポドウイルスであり、短い非収縮性の尾と二十面体のカプシドを持っています。クラスウイルスの最初の3D構造は、2023年にクライオ電子顕微鏡法によって決定されました。 ^{[5] [6]}ヒトの腸内のcrAss様ファージの存在は、まだ特定の健康状態と関連付けられていませんが、一般的には健康な腸内微生物叢と関連しており、腸内バクテロイデスに大きな影響を与える可能性があります。^{[3] [2] [7] [8]}

最初の crAss 様ファージである p-crAssphage (プロトタイプ crAssphage) を発見するために使用された crAss (クロスアセンブリ) ソフトウェアは、同じ環境から取得された複数のメタゲノムからの読み取りをクロスアセンブリすることに依存しています。^[9]クロスアセンブリの目的は、1 つのメタゲノムからの未知の読み取りを、別のメタゲノム内の既知の読み取り、または既知の読み取りと類似性を持つ読み取りと一致させることで、各メタゲノムで使用可能な読み取りの総数を増やすことです。crAss ソフトウェアは、参照に依存しない比較メタゲノミクスに特化したクロスアセンブリの分析ツールです。^[9] CrAss は、異なるメタゲノムからの読み取りで構成されるコンティグ (クロスコンティグ) が、異なるメタゲノムのそれぞれに存在する生物学的実体を表すと想定しています。^[9] P-crAssファージは、crAssを使用して12のヒト糞便メタゲノムのクロスアセンブリを解析したときに発見されました。12人全員で未知のリードからなるいくつかのクロスコンティグが特定され、再アセンブリ技術によりp-crAssファージゲノムが再構築されました。^{[1] P-crAssファージは、80の予測}オープンリーディングフレームを含む約97kbpの環状DNAゲノムを持っています。共起分析とCRISPRスペーサーの類似性を使用して、ファージはほとんどの人の腸内微生物叢の主要なメンバーであるバクテロイドタ細菌^[1]に感染すると予測されました。^[10]

crAss 様ファージバクテリオファージファミリーは非常に多様性に富んでいると考えられており、4 つのサブファミリー (アルファ、ベータ、デルタ、ガンマ) とサブファミリー内の 10 の属で構成されています。サブファミリーは、タンパク質をコードする遺伝子の 20～40% を共有する crAss 様ファージによって定義され、属はタンパク質をコードする遺伝子の 40% 以上を共有する crAss 様ファージによって特徴付けられます。アルファサブファミリーは、p-crAss ファージを含む、最も多くの crAss 様ファージの代表で構成されています。^[11]

• クラウスウイルス目
  • クレバウイルス科
    • コアセウイルス亜科
    • ドルティウイルス亜科
  • インテスティウイルス科
    • チュリウイルス亜科
    • クルデウイルス亜科
    • オブツウイルス亜科
  • スティグウ​​イルス科
    • アシニウイルス亜科
  • スオリウイルス科
    • ベアビリス亜科
    • ブーリビリナ亜科
    • ルティウイルス亜科
    • オアフィウイルス亜科
    • ウンクーウイルス亜科
    • 未分類の属デクシャウイルス

クラスウイルスはポドウイルスの一種で、短い非収縮性の尾と二十面体のカプシドを持っています。^{[5] [4]}

crAss様ファージの初期の配列に基づく研究に基づいて、バクテリオファージファミリーは、溶菌性、溶原性、温和性など多様なライフスタイルを持つファージで構成されると予測されました。^{[12] [3]}特定のライフスタイルの遺伝学的証拠にもかかわらず、 crAss様ファージの複製戦略のin vitro研究では決定的な結果は得られていません。

CrAss001とその宿主であるB. intestinalisは、液体培養では宿主とファージが安定して共存し共複製できる一方で、ファージは固体寒天基質上で宿主を効率的に溶解するというユニークな関係を示している。^[4]ファージと宿主の共存は通常、溶原性ライフスタイルを示しているが、crAss001ゲノムには溶原性に必要な遺伝子がまったく含まれていない。crAss001は疑似溶原性やキャリア状態などのあまり知られていない複製戦略を使用していると仮説が立てられたが、^[4]最近の研究では、相変異を通じて宿主が安定した共存に少なくとも部分的に関与しているという証拠が見つかっている。^{[13]現在では、} B. intestinalisは、ファージが宿主認識に使用する莢膜多糖類（相変異の一例）を変更することでcrAss001の感染を調整できると考えられている。相変異により、B. intestinalis はファージ感染に対して耐性と感受性の両方の亜集団を維持できるため、crAss001 が宿主に一貫してアクセスでき (感受性亜集団)、B. intestinalis がファージに阻害されずに複製できる (耐性亜集団) というユニークな環境が生まれます。^[13] CrAss001 は、擬似溶原性またはキャリア状態感染アプローチを使用して感受性亜集団に感染すると考えられています。どちらも、生きた細菌宿主からのファージの緩やかな放出に関連しています。宿主相変異とファージ感染戦略の組み合わせにより、ファージと宿主が安定した平衡状態で存在できる関係が生まれます。^[13]

CrAss002 は、その宿主である B. xylanisolvens とも珍しい関係を示す。^{[14] crAss002 を}B. xylanisolvensの培養物に接種すると、ファージは増殖を開始するまでに数日間の共培養を要し、その後は安定した比較的高い力価を維持する。共培養されたB. xylanisolvensの単離コロニーを使用して新しいファージ増殖を開始したところ、コロニーはファージ感染に対してさまざまな反応を示した。一部の培養物はすぐにファージ増殖をサポートしたが、他の培養物は数日かかった。^[14] B. xylanisolvensの異なる反応は、細菌集団が混合しており、ファージ感染に対して感受性と耐性の両方の細胞で構成されていることを示しており、これは crAss001 とB. intestinalis のファージ-宿主関係における感受性宿主と耐性宿主のサブ集団に似ている。 crAss001と同様に、crAss002は溶原性に必要な遺伝子を持っていない。^[14]

crAss 様ファージが細菌群集でどのように行動するかを調べるため、crAss001 と crAss002 を、ヒトの腸内細菌叢を代表する特定の細菌群集を含むバイオリアクターに接種した。細菌群集には、crAss001 と crAss002 のそれぞれの宿主であるB. intestinalisとB. xylanisolvensが含まれていた。感染後に crAss001 と crAss002 の力価が上昇したにもかかわらず、細菌群集メンバーの細胞数はファージの存在による影響を受けなかったようだった。^[14]ファージと細菌群集は実験中ずっと安定した個体数を維持し、純粋培養における crAss001 と crAss002 の行動を模倣した。crAss 様ファージとその宿主は、独自のメカニズムまたはメカニズムの組み合わせを使用して安定した平衡を維持しているという仮説が立てられている。^[14]

CrAss様ファージは、ヒトの腸内微生物叢の非常に豊富でほぼ普遍的なメンバーであることが確認されている。^{[1] [11]} CrAss様ファージは、ファージの宿主である細菌門バクテロイデス門を好む西洋式の食事を摂取する人々に多く見られるようである。^[15] CrAss様ファージとヒトの進化に関する研究では、CrAss様ファージのヒト集団における普及は、西洋式の食事が伝統的な狩猟採集民の食事よりも一般的になった工業化とそれに続く都市化の間に拡大したことが示唆されている。^[15]しかし、別の研究では、CrAss様ファージとヒトの関係は、人類起源の進化にまで遡る可能性があるという証拠が見つかった。^[8]

crAss様ファージはヒト集団に豊富かつ遍在的に存在するため、ヒトの糞便を検出する方法としてcrAss様ファージがテストされてきました。このウイルスはヒトの糞便汚染のマーカーとして指標細菌よりも優れている可能性があります。 ^{[16] [17] [18] [19]}

ヒトの腸内細菌叢におけるcrAss様ファージの存在は、ライフスタイルや健康に関連する変数とはまだ関連付けられておらず、crAss様ファージは多くの人の腸内細菌叢の良性常在菌であると広く考えられています。^{[3] [11] [15] [20]} crAss様ファージの存在は健康状態の良い指標ではないようですが、腸内細菌叢からcrAss様ファージが欠如していることは、メタボリックシンドロームなどの特定の健康状態を示している可能性があります。^[21]

CrAss様ファージは、出生時のcrAss様ファージの量が少ないか検出できないにもかかわらず、母親から子孫に垂直に伝染すると考えられています。生後1年の間に、腸内微生物叢内のcrAss様ファージの量と多様性が大幅に増加します。^[22]さらに、特定のcrAss様ファージが糞便微生物移植（FMT）を介してヒト間で伝染する可能性があるという強力な証拠があります。^[22]

crAss 様ファージ phi14:2 の RNA ポリメラーゼは、ヒトや動物の RNA 干渉を触媒するために使用される RNA ポリメラーゼと構造的に相同性があります。Phi14 : 2は、感染時に RNA ポリメラーゼを宿主細胞に送達し、phi14:2 遺伝子の転写を開始すると考えられています。送達メカニズムと、真核生物の RNA 干渉ポリメラーゼと phi14:2 RNA ポリメラーゼの類似性から、真核生物の RNA 干渉ポリメラーゼはファージに由来する可能性があると仮定されています。^[23]

グバファージは、ヒトの腸内微生物叢に非常に多く存在する別のファージ群として同定されている。グバファージの特徴は、p-crAssファージの特徴を彷彿とさせる。^{[24] [25]}

p-crAssファージタンパク質配列と公開配列データベースおよびメタゲノムのタンパク質配列との配列類似性スクリーニングに基づいて、crAss様ファージファミリーは、ヒトの腸やシロアリの腸、陸生/地下水環境、ソーダ湖（高塩分塩水）、海洋堆積物、植物の根の環境など、さまざまな環境で見つかるバクテリオファージメンバーの多様性で構成されている可能性があると結論付けられました。^[12]

• 新たに発見された腸内ウイルスは「人間の体内に豊富に存在する」 – BBCニュース
• このありふれたウイルスがなぜ最近になって発見されたのか？ – ナショナル ジオグラフィック
• 世界人口の半分に新たなウイルスが発見される – SDSU
• 世界中を飛び回るウイルスは人間の腸内細菌の中に潜んでいる – NPR
• 腸内に潜むウイルスの隠れた王国 – BBCニュース
• あなたもおそらく感染しているウイルス、CrAssphage について知ろう – Forbes