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| ヘルペスウイルス科 | |
|---|---|
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ウイルスの分類 
| |
| (ランク外): | ウイルス |
| 領域: | デュプロドナウイルス |
| 王国： | 興公ビラエ |
| 門: | ペプロビリコタ |
| クラス： | ヘルビビリス |
| 注文： | ヘルペスウイルス |
| 家族： | オルソヘルペスウイルス科 |
| 亜科と属 | |
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テキストを参照 | |
ヘルペスウイルス科は、ヒトを含む動物に感染症や特定の疾患を引き起こすDNAウイルスの大きな科である。 [1] [2] [3]この科に属するものはヘルペスウイルスとしても知られている。科名はギリシャ語のἕρπειν（ herpein「這う」）に由来し、単純ヘルペス1型、単純ヘルペス2型、帯状疱疹（帯状疱疹）の発症時に見られる、通常は水疱を伴う皮膚病変の広がりを指す。 [4] 1971年、国際ウイルス分類委員会（ICTV）は、ヘルペスウイルスを4つのグループに23のウイルスを含む属として確立した。 [5] 2020年現在、115種が認められており、1種を除いてすべてが3つの亜科のいずれかに属している。 [6]ヘルペスウイルスは潜伏感染と溶解感染の両方を引き起こす可能性がある。
主にヒトに感染するヘルペスウイルスは9種類知られており、[7]そのうち少なくとも5種類はほとんどのヒト集団に極めて広く蔓延しており、一般的な疾患を引き起こします。単純ヘルペス1型および2型（HSV-1およびHSV-2、HHV-1およびHHV-2としても知られ、どちらも口唇ヘルペスや性器ヘルペスを引き起こす）、水痘帯状疱疹（またはHHV-3、水痘や帯状疱疹の原因）、エプスタイン・バーウイルス（EBVまたはHHV-4、単核球症や一部の癌を含むいくつかの疾患に関与している）、およびヒトサイトメガロウイルス（HCMVまたはHHV-5）です。成人の90%以上がこれらのうち少なくとも1つに感染しており、感染したほぼすべての人間に潜伏型のウイルスが残っています。 [8] [9] [10]他のヒトヘルペスウイルスには、バラ疹の病原体であるヒトヘルペスウイルス6Aと6B（HHV-6AとHHV-6B）とヒトヘルペスウイルス7 （HHV-7）、およびカポジ肉腫関連ヘルペスウイルスを引き起こすHHV-8（KSHVとしても知られる）があります。[7]ここでのHHVは「ヒトヘルペスウイルス」の略です。
合計で130種類以上のヘルペスウイルスが知られており、[11]哺乳類、鳥類、魚類、爬虫類、両生類、軟体動物に由来するものもあります。[7]動物ヘルペスウイルスには、豚のオーエスキー病を引き起こす仮性狂犬病ウイルスや、牛の伝染性鼻気管炎や膿疱性外陰膣炎を引き起こす牛ヘルペスウイルス1型などがあります。
分類
さらに、イグアナヘルペスウイルス2種は現在、属や亜科に分類されていない。[6]
分類学の歴史、系統学的研究、命名体系に関する情報については、 ヘルペスウイルス科#分類学を参照してください。
構造
ヘルペスウイルス科のすべてのメンバーは、共通の構造、すなわち、 100～200の遺伝子をコードする比較的大きな、単節の、二本鎖の、線状DNA ゲノムが、カプシドと呼ばれる正二十面体のタンパク質ケージ（T=16 対称性）に包まれている構造を共有しています。カプシド自体は、ウイルスタンパク質とウイルス mRNA の両方を含むテグメントと呼ばれるタンパク質層と、エンベロープと呼ばれる脂質二重膜に包まれています。この粒子全体をビリオンと呼びます。典型的な HSV ビリオンの構造成分は、脂質二重層エンベロープ、テグメント、DNA、糖タンパク質スパイク、およびヌクレオカプシドです。4 つの成分からなる単純ヘルペスビリオンは、二本鎖 DNA ゲノムを正二十面体のヌクレオカプシドに包み込んでいます。周囲にはテグメントがあります。テグメントには、幅 7 nm のフィラメントが含まれています。これは、いくつかの構造化領域を持つ非晶質層です。最後に、リポタンパク質エンベロープで覆われます。各ビリオンからは糖タンパク質でできたスパイクが突き出ています。これにより、ウイルスの直径は 225 nm まで拡大します。スパイクのないビリオンの直径は約 186 nm です。ビリオンの外側のエンベロープには、少なくとも 2 つの非グリコシル化膜タンパク質があります。また、11 種類の糖タンパク質があります。これらは、gB、gC、gD、gE、gG、gH、gI、gJ、gK、gL、gM です。テグメントには 26 種類のタンパク質が含まれています。これらには、核や他の細胞小器官へのカプシドの輸送、初期の遺伝子転写の活性化、mRNA の分解などの役割があります。正二十面体のヌクレオカプシドは、Caudovirales目の尾のあるバクテリオファージのものと似ています。このカプシドには150個のヘキソンと11個のペントンからなる161個のカプソマーと、カプシド内へのDNAの出入りを可能にするポータル複合体がある。[12] [13]
ライフサイクル
すべてのヘルペスウイルスは核内で複製され、ウイルスDNAは感染細胞の核内でmRNAに転写されます。[引用が必要]
感染は、ウイルス粒子が細胞表面の特定の種類の受容体分子と接触することで開始されます。ウイルスエンベロープ糖タンパク質が細胞膜受容体に結合した後、ウイルス粒子は内部に取り込まれて分解され、ウイルス DNA が細胞核に移行します。核内では、ウイルス DNA の複製とウイルス遺伝子の転写が行われます。 [引用が必要]
症状のある感染の間、感染細胞は溶解性ウイルス遺伝子を転写します。一部の宿主細胞では、代わりに潜伏関連転写産物(LAT) と呼ばれる少数のウイルス遺伝子が蓄積します。このようにして、ウイルスは細胞 (したがって宿主) 内で無期限に存続することができます。一次感染はしばしば臨床的疾患の自己限定期間を伴うのに対し、長期潜伏感染では症状は現れません。[引用が必要]
クロマチンダイナミクスは、ヘルペスウイルスゲノム全体の転写能力を制御します。ウイルスが細胞に侵入すると、細胞免疫応答が細胞を保護します。細胞はウイルスDNAをヒストンに巻き付けてクロマチンに凝縮し、ウイルスを休眠状態または潜伏状態にします。細胞がうまくいかず、クロマチンが緩く束ねられている場合、ウイルスDNAはまだアクセス可能です。ウイルス粒子は遺伝子をオンにして、細胞機構を使用して複製し、再活性化し、溶解性感染を開始します。[14]
潜伏ウイルスの再活性化は、多くの疾患（帯状疱疹、バラ色粃糠疹など）に関係している。活性化後、ウイルス遺伝子の転写はLATから複数の溶解遺伝子に移行し、これにより複製とウイルス産生が促進される。溶解活性化は細胞死につながることが多い。臨床的には、溶解活性化は、微熱、頭痛、咽頭痛、倦怠感、発疹などの非特異的症状の出現、およびリンパ節の腫れや圧痛などの臨床徴候、ナチュラルキラー細胞レベルの減少などの免疫学的所見を伴うことが多い。[要出典]
動物モデルでは、局所的な外傷や全身のストレスが潜伏性ヘルペスウイルス感染の再活性化を引き起こすことがわかっています。タンパク質合成の一時的な中断や低酸素症などの細胞ストレスもウイルスの再活性化を引き起こすのに十分です。[15]
進化
3つの哺乳類の亜科（アルファ、ベータ、ガンマヘルペスウイルス科）は、約1億8000万年前から2億2000万年前に出現した。[16]これらの亜科内の主要な亜系統は、おそらく8000万年前から6000万年前の哺乳類の大量絶滅以前に生成された。亜系統内の種分化は、おそらく宿主系統との共種分化が主な要素となって、過去8000万年の間に起こった。[要出典]
現在知られている鳥類と爬虫類の種はすべてアルファヘルペスウイルスです。ヘルペスウイルスの分岐順序はまだ解明されていませんが、ヘルペスウイルスとその宿主は共進化する傾向があるため、アルファヘルペスウイルスが最も初期の分岐であった可能性が示唆されています。[引用が必要]
イルトウイルス属の起源は2億年前と推定されているが、マルディウイルス属と単純ウイルス属の起源は1億5000万年前から1億年前と推定されている。[17]
免疫システムの回避
ヘルペスウイルスは、生涯にわたる感染を引き起こす能力があることで知られています。これが可能になる方法の 1 つは、免疫回避です。ヘルペスウイルスは、免疫システムを回避するさまざまな方法を持っています。その 1 つは、ヒトインターロイキン 10 (hIL-10) を模倣したタンパク質をコード化することであり、もう 1 つは、感染した細胞内の主要組織適合性複合体II (MHC II) のダウンレギュレーションです。
CMVIL-10 の検索結果
サイトメガロウイルス (CMV) に関する研究では、ウイルスのヒト IL-10 ホモログである cmvIL-10 が炎症誘発性サイトカイン合成の阻害に重要であることが示されている。cmvIL-10 タンパク質は hIL-10 と 27% の同一性があり、hIL-10 のサイトカイン合成阻害機能部位を構成する 9 つのアミノ酸のうち保存されている残基は 1 つだけである。しかし、hIL-10 と cmvIL-10 の機能には多くの類似点がある。どちらも炎症誘発性サイトカインであるIFN-γ、IL-1α、GM-CSF、IL-6 、およびTNF-αをダウンレギュレーションすることがわかっている。また、MHC I および MHC II をダウンレギュレーションし、 HLA-G (非古典的 MHC I)をアップレギュレーションする役割を果たすこともわかっている。これら 2 つのイベントは、それぞれ細胞性免疫応答とナチュラルキラー細胞応答を抑制することで免疫回避を可能にする。 hIL-10 と cmvIL-10 の類似性は、hIL-10 と cmvIL-10 の両方が同じ細胞表面受容体、hIL-10 受容体を使用するという事実によって説明できる。hIL-10 と cmvIL-10 の機能における違いの 1 つは、hIL-10 はヒト末梢血単核細胞 ( PBMC ) の増殖を増加および減少させるのに対し、cmvIL-10 は PBMC の増殖を減少させるだけである。これは、cmvIL-10 には hIL-10 がこれらの細胞に対して持つ刺激効果が欠けている可能性があることを示している。[18]
cmvIL-10 はStat3タンパク質のリン酸化を介して機能することが判明しました。このリン酸化は当初、 JAK-STAT経路の結果であると考えられていました。しかし、JAK が確かに Stat3 をリン酸化するという証拠があるにもかかわらず、その阻害はサイトカイン合成阻害に有意な影響を及ぼしません。別のタンパク質であるPI3Kも Stat3 をリン酸化することがわかっています。PI3K 阻害は、JAK 阻害とは異なり、サイトカイン合成に大きな影響を与えました。Stat3 リン酸化における PI3K と JAK の違いは、PI3K は Stat3 の S727 残基をリン酸化しますが、JAK は Stat3 の Y705 残基をリン酸化することです。このリン酸化位置の違いは、Stat3 活性化による炎症誘発性サイトカイン合成の阻害の重要な要因であると思われます。実際、PI3K 阻害剤を細胞に加えると、サイトカイン合成レベルが大幅に回復します。サイトカインレベルが完全に回復していないという事実は、cmvIL-10によって活性化され、サイトカインシステムの合成を阻害する別の経路があることを示している。提案されているメカニズムは、cmvIL-10がPI3Kを活性化し、それが次にPKB （Akt）を活性化するというものである。その後、PKBはmTORを活性化し、それがStat3を標的としてS727残基のリン酸化を引き起こす可能性がある。[19]
MHCダウンレギュレーション
ヘルペスウイルスが免疫システムを回避する多くの方法の 1 つに、MHC IとMHC IIのダウンレギュレーションがあります。これは、ほぼすべてのヒトヘルペスウイルスで観察されます。MHC I と MHC II のダウンレギュレーションは、さまざまなメカニズムによって発生する可能性がありますが、そのほとんどは、MHC が細胞表面からなくなる原因となります。上で説明したように、1 つの方法は、IL-10 などのウイルスケモカインホモログによるものです。MHC をダウンレギュレーションするもう 1 つのメカニズムは、新しく形成された MHC を小胞体(ER) に留めておくウイルスタンパク質をコードすることです。MHC は細胞表面に到達できないため、T 細胞応答を活性化できません。MHC は、プロテアソームまたはリソソームで破壊の標的になることもあります。ER タンパク質TAPも、MHC のダウンレギュレーションに役割を果たします。ウイルスタンパク質は TAP を阻害し、MHC がウイルス抗原ペプチドを拾うのを防ぎます。これにより、MHC が適切に折りたたまれるのが妨げられ、MHC は細胞表面に到達しません。[20]
ヒトヘルペスウイルスの種類
以下は、ヒトに病気を引き起こすことが知られているこの科の9つの異なるウイルスです。[21] [22] [23]
人獣共通感染症ヘルペスウイルス
人間に蔓延していると考えられているヘルペスウイルスに加えて、主に動物に関連するいくつかのウイルスが人間に感染する可能性があります。これらは人獣共通感染症です。
動物ヘルペスウイルス
動物ウイルス学では、最もよく知られているヘルペスウイルスは、アルファヘルペスウイルス亜科に属します。豚のオーエスキー病の原因物質である仮性狂犬病ウイルス(PrV) の研究は、遺伝子組み換えワクチンによる動物の病気の制御の先駆けとなりました。PrV は現在、溶解性ヘルペスウイルス感染中の基本プロセスのモデルとして、またヘルペスウイルスの神経向性の分子メカニズムを解明するために広く研究されています。一方、牛の伝染性鼻気管炎および膿疱性外陰膣炎の原因物質である牛ヘルペスウイルス 1は、潜伏の分子メカニズムを解明するために分析されています。鳥類伝染性喉頭気管炎ウイルスは、これら 2 つのウイルスとは系統学的に離れており、アルファヘルペスウイルス亜科内の類似性と多様性を強調しています。[2] [3]
研究
現在、ヘルペスウイルスに関連するさまざまな副作用や合併症についての研究が進行中です。これには以下が含まれます。
参照
- タカヘルペスウイルス1
- アグアプレタウイルス、潜在的なヘルペスウイルス
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外部リンク
Wikispeciesには、ヘルペスウイルス科に関する情報があります。
ウィキメディア・コモンズには、ヘルペスウイルス科に関連するメディアがあります。
- ICTV 国際ウイルス分類委員会（公式サイト）
- ウイルスゾーン: ヘルペスウイルス科
- 動物ウイルス
- オナガザルヘルペスウイルスに関する記事
- 国立Bウイルスリソースセンター
- バラ色粃糠疹の概要
- 単純ヘルペス：宿主ウイルスタンパク質相互作用。宿主/HSV-1相互作用のデータベース。2010年8月12日、Wayback Machineにアーカイブ。
- ウイルス病原体データベースおよび分析リソース (ViPR): ヘルペスウイルス科