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| ヘリコベルパ・ゼア・ヌーディウイルス2 | |
|---|---|
ウイルスの分類 
| |
| (ランク外): | ウイルス |
| クラス： | ナルダビリセテス |
| 注文： | レファウイルス目 |
| 家族： | ヌーディウイルス科 |
| 属: | ベタヌジウイルス |
| 種： | ヘリオティス・ゼア・ヌーディウイルス
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| ウイルス： | ヘリコベルパ・ゼア・ヌーディウイルス2
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Helicoverpa zea nudivirus 2 ( HzNV-2、 Hz-2V、生殖腺特異的ウイルス[ GSV ]、またはHeliothis zea nudivirus 2 ) は、エンベロープで覆われた桿体形状の非閉塞性二本鎖 DNA (dsDNA) 性感染ウイルスであり、その自然宿主はトウモロコシの穂虫蛾である。約 440 x 90 nmの大きさで、昆虫の唯一の性感染ウイルス性疾患の原因物質である。もともとは米国ミシシッピ州ストーンビルで定着し維持されていたトウモロコシの穂虫蛾のコロニーで特定され、感染者の不妊症の原因であることが判明した。 [1]
しかし、このウイルスは必ずしも不妊症を引き起こすわけではない。多くの蛾は無症状のウイルス保有者である。感染した雌宿主は、感染していない雌宿主よりも交尾する回数が多い。交尾回数が増えると、ウイルスは複数の雄に広がる。生殖能力のある雌宿主は、卵を通じてウイルスを感染させることもある。[2]
HzNV-2 は HzNV-1 と近縁であり、感染した蛾の中で持続的に存在する HzNV-1 の変種である可能性が高い。HzNV-2 は 1995 年に発見された。当初、症状のある宿主は「生殖腺」であると説明されていた。その後、このウイルスは「生殖腺特異的ウイルス」と名付けられた。その後、約 20 年前に説明されていた HzNV-1 と物理的特性が類似していたため、 「 Helicoverpa zea nudivirus 2」と名付けられた。 [2] HzNV-2 が宿主に与える共通の影響、つまり不妊症を引き起こす奇形の生殖組織が、卵巣細胞株の樹立のために選択された可能性は非常に低い。選択された蛾は無症状であった可能性が高い。[1] [3]その共通の祖先はバキュロウイルス[ 2]と共通の祖先を持つと考えられている。バキュロウイルスは十脚類、節足動物、膜翅目、双翅目、鱗翅目などの動物を自然宿主とするウイルス科である。 [ 4]
病理学
HzNV-2の自然宿主は、トウモロコシの穂虫（Helicoverpa zea）である。ウイルスは母親の卵を介して（垂直感染）子孫に広がり（水平感染）、成虫の蛾同士の交尾を通じて広がる（水平感染）。感染した蛾は、ウイルスのせいで幼虫が機能的な生殖腺を形成できないため、無症候性（AS）または生殖腺性（AG）と呼ばれる。[2] HzNV-2は野生の蛾に非常に多く見られ、宿主集団内で生存する能力が高い。[5]
無症状感染者
昆虫宿主における HzNV-2 の持続的複製により、無症候性(AS) で生殖可能なキャリアが作られる。バキュロウイルスとは異なり、このウイルスの増殖的複製では宿主は死滅しない。代わりに、奇形の生殖腺を引き起こし、宿主を不妊にする。 [1]健康な雌が感染した雄と交尾すると、子孫は卵子を介して(経卵巣的に)感染する。 [6]通常、子孫の一部は不妊であり、他の子孫は感染した AS キャリアである。子孫が AS であるか生殖腺であるかは、母親から受け取るウイルス粒子の量によって決まる。母親が子供に広めるウイルスの量は、感染期間とともに増加する。[6]
実際、感染した野生の雌の蛾のほとんどは繁殖力があり、ASキャリアであり[1]、感染した雌は野生の雌の最大69％を占めています。[5]不妊の感染した蛾と交尾すると、交尾を通じてウイルスを拡散することができます。交尾後、ウイルスは雌の体内で増殖し、産卵日ごとにウイルス量が増加します。[6]無症候性および症候性の宿主を介して異なる方法で拡散し、子孫に垂直に、交尾相手に水平にウイルスを拡散するこれらの能力により、HzNV-2は野生で宿主と非常に適応し、共存することができます。[2]
症状のある宿主
HzNV-2は宿主の分子プロセスを変化させる能力がある。感染した幼虫は一見非常に正常に見えるが、成虫となって繭から出てくるときには生殖腺がないことがある。[2]この状態は「無生殖腺」と表現される。[6] [7]両性の生殖器系は奇形で、大きな「Y」字型に現れる。[6] [8]
垂直感染によって感染した雌の宿主は、卵巣、交尾嚢、付属腺、精嚢などの生殖器官が発達しないことが多い。さらに、共通卵管と側方卵管は奇形を起こし肥大する。[1]雌の生殖腺でウイルスが複製されると、卵管が肥大し、卵管を構成する細胞が増殖する。[7]これらの肥大は、幼虫の終齢期に始まると思われる。健康な成虫の雌の蛾の側方卵管は1層または2層の細胞であるが、感染した雌の蛾の側方卵管は4層から8層の細胞からなる。これらの肥大により、ウイルスの産生が増加する可能性がある。[2] HzNV-2はまた、「ウイルス栓」の形成を引き起こし、これが交尾行動を長引かせ、交尾を試みる雄にとっての汚染源となる。[9]感染したメスは、感染していないメスよりも5～7倍多くの性フェロモンを生成し、2倍のメスを引き寄せます。[10]交尾中、メスの蛾は他のオスを呼び続けますが、これはこの種の特徴ではありません。ウイルスはセックスを通じて水平に広がるため、より早く伝染します。[11]
感染した雄は、小さく癒合していない精巣を持ち、精嚢、精管、または付属腺を持たないように成長することがある。[6] [8]付属腺はフェロモノスタティックペプチド（PSP）を生成し、これが雌が作る交尾フェロモンの量を抑制する。PSPがなければ、雌の蛾はより多くのパートナーを引き付け続ける。[12]交尾の開始と交尾中の生殖液の移動に必要な組織は正常に機能する。 [2]感染した雄の蛾の一次単体の腔はウイルス粒子で大量に満たされており、健康な雌に受精することなく感染させる可能性が高い。[8]
ゲノム
HzNV-2 のゲノムは231,621 bpの環状二本鎖 DNA 分子で、最大の dsDNA 昆虫ウイルスです。グアニン-シトシン含有量は 41.9% です。60を超えるアミノ酸をコードする376 のオープン リーディング フレーム(ORF)が含まれています。タンパク質をコードする可能性のある 113 の ORF のうち、66 は DNA の順方向鎖上にあり、残りの 47 は逆方向鎖にあります。これらはすべて均等に配置されており、1 ～ 6 個の ORF からなる 29 のクラスターが生成されます。平均 ORF の長さは 1.4 kbですが、サイズは 189 bp から 5.7 kb の範囲です。HzNV -2 の遺伝子密度は2.05 kb あたり 1 遺伝子で、コード密度は 68% です。[1]
HsNV-2ゲノムは、 16個の保存されたバキュロウイルスコア遺伝子と相同性を共有しています。HzNV-1は、これらすべての相同遺伝子をバキュロウイルスゲノムと共有し、さらに4つの遺伝子も共有しているため、HsNV-1とHzNV-2は最近の共通祖先を持ち、その共通祖先はバキュロウイルスの共通祖先から分岐した可能性が非常に高いです。[1]
ウイルスの推定遺伝子113個のうち75個は、HzNV-1の遺伝子を除いて、他の既知の遺伝子との相同性が低いか全くありません。相同性を持つ38個の遺伝子のうち、6個はDNA複製に、4個は転写に、5個は核酸代謝に、3個は構造タンパク質に関与しています。[1]
HsNV-1との比較
どちらのウイルスも細胞培養で複製できるが、昆虫宿主で複製できるのはHzNV-2のみである。[1] HzNV-2とHzNV-1のゲノムは非常に類似しており、93.5%の配列同一性を共有している。[13] 113の推定遺伝子のうち、重複または反転していない97の遺伝子が両ウイルスで共有されている。HsNV-2の174.7-179.8 kb領域には、HzNV-1のゲノムに同等のものがない5.1 kbの領域がある。HsNV-2のこの領域には、Hz2V008、Hz2V091、およびHz2V092の3つのORFが見つかる。合計で、HsNV-2で特定された14のORFはHzNV-1ゲノムには見つからない。そのいずれも、既知の機能を持つ遺伝子と配列相同性を共有しているとは判断されていない。[1]
DNAの複製と修復に関連する遺伝子
Hz2V008の C 末端領域は、DNAを切断および再結合する活性を持つインテグラーゼおよびリコンビナーゼの触媒ドメインと相同性があります。HsNV-2 ゲノムのこの領域は、INT_REC_C 保存ドメインと類似しています。このドメインは、ファージインテグラーゼ、細菌および酵母リコンビナーゼに関連しています。また、 DNA 結合部位、触媒残基、活性部位、およびトポイソメラーゼのモチーフコアも含まれています。この遺伝子との最も類似性が高いのは、モノドンバキュロウイルスと Gryllus bimaculatus ヌーディウイルス (GbNV) であり、共通の祖先である可能性があることを示唆しています。[1]
Hz2V018のC末端領域はDNAポリメラーゼと相同性がある。オリクテス・サイノセロス・ヌーディウイルス（OrNV）DNAポリメラーゼおよびDNA依存性DNAポリメラーゼB型ファミリー（POLBc）保存ドメインと高い類似性があり、DNA結合、ポリメラーゼ、および3'-5'エキソヌクレアーゼ活性にリンクしている。[1] [14]この領域には、842-853 aaによく保存されたヌクレオチド結合モチーフK(3x)NS(x)YG(2x)Gと、892-897 aaにポリメラーゼ触媒モチーフYxDTDも含まれている。[1]
Hz2V029の256アミノ酸からなるN末端領域は、 ATPase活性を持ち、 DNA二本鎖切断修復に重要な役割を果たすヒトのrad50遺伝子の原核生物相同遺伝子であるSbcC保存ドメインのC末端領域に類似している。[1] [15] [16] [17]遺伝子全体の長さは823アミノ酸である。この遺伝子は、GbNV推定デスモプラキンおよびSpodoptera frugiperdaアスコウイルス1aのSbcC/ATPaseドメインに最も類似している。[1]
Hz2V038のC末端領域はポックスウイルスD5タンパク質に類似しており、ウイルスの複製に必須の相同DNAヘリカーゼを有する。[18] [1]最も相同性の高い遺伝子はエクトロピス斜核多角体ウイルス（NPV）に見られる。[1]
Hz2V070は、色素性乾皮症G（XPG）酵素と最も類似しており、これはヌクレオチド除去修復および酸化DNA損傷の転写連動修復に関与する他の酵素と関連している。[1]
RNA転写に関連する遺伝子
Hz2V028は、ポリヘドリンおよびp10遺伝子のバースト発現に必要なバキュロウイルス極後期発現因子1（vlf-1）と相同性を示す。[1] [19] vlf-1は、バキュロウイルス極後期遺伝子のプロモーターモチーフであるDTAAGを認識して結合する転写開始因子であるが、Hz2V028は異なるモチーフを認識する可能性が高い。[20] [1]
Hz2V040はSpodoptera furugiperda NPV lef-5に最も近い類似性を持つ。DNA結合のための特徴的な亜鉛リボンモチーフを持ち、転写開始活性を持つ可能性が高い。[1] [21]
Hz2V043はmRNAの5'-キャッピングに役割を果たし、 GbNV lef-4のようにグアニル化のための安定した酵素-ヌクレオチド一リン酸複合体を形成できる可能性が高い。[1] [22]
Hz2V051はGbNV lef-8に最も類似しており、バキュロウイルスRNAポリメラーゼの主要な触媒サブユニットの1つをコードする。[1] [23]
Hz2V063はヌーディウイルスおよびバキュロウイルスLEF-9のN末端領域と相同性を示す。[1]そのため、RNAポリメラーゼに関与している可能性がある。[24] [25]
ウイルス侵入に関連する遺伝子
Hz2V026はGbNV pif-2およびAutographa californica多核多角体ウイルス（AcMPV）に最も類似しており、ジスルフィド結合を形成し、閉塞由来ウイルスエンベロープの構造成分となる可能性がある。[1] [26] zz Hz2V053はバキュロウイルスpif-3およびGbNV pif-3のホモログである。N末端膜貫通ドメインを含む。[1]
Hz2V082はGbNV pif-1遺伝子の相同遺伝子であり、Spodoptera littoralis NPV（SlNPV）と非常に類似している。ウイルス粒子を宿主細胞に直接結合させることで経口感染を引き起こすと考えられる。[1] [27] [28]
Hz2V106はバキュロウイルスp74と相同性を示し、C末端膜貫通部の膜アンカードメイン内でジスルフィド結合の形成を助けることで、ウイルス粒子の宿主細胞への特異的結合を媒介すると考えられる。[1] [29] [30]
核酸代謝に関連する遺伝子
Hz2V035はカイコのチミジル酸合成酵素に最も類似しており、 dUTPからdTMP前駆体の合成に関与している可能性が高い。[1] [31] [32]
Hz2V047とHz2V065は、それぞれSlNPVシボヌクレオチド還元酵素大サブユニット（RR1）と小サブユニット（RR2）に最も類似している。[1] RR1とRR2は、DNAの前駆体を生成するためにリボヌクレオチドをデオキシリボヌクレオチドに還元するのに役立つ。[33]
Hz2V066は、セリンとグリシンとテトラヒドロ葉酸の可逆的な相互変換を触媒するカイコのセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ（SHMT）と最も相同性が高い。 [1] [34]
Hz2V067は、ショウジョウバエの デオキシヌクレオチドキナーゼ（dNK）に最も類似しています。dNKはデオキシリボヌクレオシドのリン酸化を触媒して対応する一リン酸を生成し、デオキシリボヌクレオシドの回収に関与する重要な酵素です。[1] [35]
Hz2V069は350アミノ酸長のタンパク質をコードしており、Culex quinquefasciatus dUTPaseと最も相同性が高い。[1] dUTPaseは複製中にウラシルがウイルスDNAに誤って取り込まれるのを最小限に抑えるのに役立ち、[36]無症候性キャリアにおけるHzNV-2の複製と潜伏期の重要な酵素である可能性がある。[1] [37]
Hz2V093はHzNV-1 ORF65に類似しており、ウイルスの複製には必須ではないものの、RNAキャッピングに役割を果たす可能性がある。[1] [38]
Hz2V111は、 Heliothis virescens ジヒドロ葉酸還元酵素（DHFR）およびヘルペスウイルスDHFRの相同体です。[1] DHFRはジヒドロ葉酸をテトラヒドロ葉酸に還元します。これはDNA合成に必要なものです。[39]
構造タンパク質に関連する遺伝子
Hz2V062はGbNV odv-e56に最も類似している。[1]
Hz2V089はバキュロウイルスvp91と相同性がある。[1]
Hz2V108はMBV 38Kタンパク質遺伝子の相同遺伝子であり[1]、ヌクレオカプシドの組み立てに重要である。[40]
補助遺伝子と未定義遺伝子
Hz2V007はカイコの カルボキシルエステラーゼ(COE)と非常に類似しており、程度は低いものの、ハマダラカの幼若 ホルモンエステラーゼ(JHE) とも類似しています。この高い類似性は、HzNV-2 が幼若ホルモンのレベルと、発育のさまざまな段階で起こる遺伝子発現のレベルを調節することで、感染した宿主の生理機能を制御できることを意味している可能性があります。さらに、この遺伝子はウイルス遺伝子よりも宿主遺伝子に似ています。[1]
Hz2V012とHz2V015はアポトーシス抑制因子（IAP）ホモログをコードする。 [1]
Hz2V023は、主要促進因子スーパーファミリー（MFS）、具体的にはネッタイシマカの アデニル酸シクラーゼと相同性を示す。[1] MFSは、生体とこのウイルスにのみ見られるトランスポーター遺伝子のグループである。これらは、小分子、特に糖と薬物の取り込みと排出 に関与するキャリアタンパク質をコードする。 [41]この遺伝子は、ウイルス遺伝子よりも宿主遺伝子によく似ている。実際、MFS遺伝子はこれまでウイルスゲノムで発見されたことがなく、生体種のゲノムでのみ発見されている。[41]これがコードするタンパク質は、感染した宿主の生殖組織における細胞増殖に必要な代謝の促進を促進する可能性がある[1]
Hz2V034はグアノシン一リン酸キナーゼ（GMPK）と比較的類似しており、モノドンバキュロウイルスの仮説タンパク質と最も相同性が高い。[1] GMPKはATPとGMPの末端リン酸基を転移してADPとGDPを作り、 GTPの生合成における重要なステップである。[42]
Hz2V039はバキュロウイルス19Kタンパク質遺伝子（AcMNPV ORF 96）と相同性があり、GbNV ORF 87と最も相同性が高い。[1]
Hz2V068は亜鉛依存性マトリックスメタロプロテアーゼ（ZnMc_MMP）をコードしており、Acyrthosiphon pisum MMPに最も類似しています。この遺伝子は、ウイルス遺伝子よりも宿主遺伝子によく似ています。[1]結合組織のプロ酵素となる亜鉛およびカルシウム依存性酵素を合成すると考えられます。[43] MMPは、細胞分化、形態形成、細胞外マトリックスおよびその他の細胞表面分子の細胞周囲タンパク質分解に重要です。[44]
Hz2V096はAcMNPV ORF81（ ac81 ）と相同性があるが、GbNV ORF14に最も類似している。[1]その機能は不明であるが、ac81はバキュロウイルスのコア遺伝子であると考えられている[45]
Hz2V099は原核生物のアセチルエステラーゼ（Aes）[1]に類似しており、エステラーゼ/リパーゼファミリーの一員として転写活性化因子の制御に役割を果たしている。[46] [47]
Hz2V110はセリン/スレオニンタンパク質キナーゼ（S_TPK）と相同性がある。[1] S_TPKはセリンとスレオニン残基のリン酸化を触媒し、これは細胞機能の調節、特にシグナル伝達に関与するタンパク質のリン酸化に重要である。[48]
Hz2V007、Hz2V023、Hz2V068の組み合わせは、感染組織の奇形とウイルスの独特な病理を説明する可能性がある。[1]
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