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| エメスウイルスジンデリ | |
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| バクテリオファージ MS2カプシド構造。3 つの準同等なコンフォーマーは、青 (鎖 a)、緑 (鎖 b)、マゼンタ (鎖 c) でラベル付けされています。 | |
ウイルスの分類 
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| (ランク外): | ウイルス |
| 領域: | リボウイルス |
| 王国： | オルタナウイルス科 |
| 門: | レナルビリコタ |
| クラス： | レビビリケテス |
| 注文： | ノルジウイルス目 |
| 家族： | フィアースウイルス科 |
| 属: | エメスウイルス |
| 種： | エメスウイルスジンデリ
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バクテリオファージ MS2 (エメスウイルス ジンデリ) は、一般に MS2 と呼ばれ、正二十面体のプラス鎖一本鎖 RNAウイルスで、大腸菌や腸内細菌科の他の細菌に感染します。[1] MS2 は、バクテリオファージ f2、バクテリオファージ Qβ、R17、GA を含む近縁細菌ウイルスのファミリーのメンバーです。 [2]
小型で、成熟タンパク質、コートタンパク質、ゲノム RNA を含んでいます。また、4 つのタンパク質をコードする、知られている中で最も小さいゲノムの 1 つでもあります。
MS2 のライフサイクルには、細菌に繁殖因子を感染させ、ウイルスが線毛に付着できるようにするというプロセスが含まれますが、ウイルスの RNA が細菌に侵入するメカニズムは不明です。いったん細菌内に入ると、ウイルスの RNA はメッセンジャー RNA として機能し、ウイルスのタンパク質を生成します。MS2 は、マイナス鎖 RNA をテンプレートとして作成することで、プラス鎖ゲノムを複製します。その後、ウイルスが組み立てられ、細菌細胞が溶解して、新しいウイルスが放出されます。
このウイルスは 1961 年に分離され、1976 年に初めてそのゲノムが完全に配列決定され、遺伝コードに関する重要な理解をもたらしました。実際の用途では、MS2 の構造コンポーネントは、生きた細胞内の RNA を検出するために使用されています。このウイルスは、薬物送達、腫瘍画像化、および集光への潜在的な用途についても研究されています。さらに、ノロウイルスとの構造的類似性、好ましい増殖条件、およびヒトに対する病原性の欠如により、MS2 はノロウイルスによる疾患の伝染の研究における代替手段として使用されています。
ウイルス学
ゲノム
MS2ゲノムは知られている中で最も小さいものの1つで、3569ヌクレオチドの一本鎖RNAで構成されています。[3] これは、成熟タンパク質（Aタンパク質）、溶解（lys）タンパク質、コートタンパク質（cp）、レプリカーゼ（rep）タンパク質の4つのタンパク質のみをコードしています。[1] lys をコードする遺伝子は、上流遺伝子（ cp ）の3'末端と下流遺伝子（ rep ）の5'末端の両方に重複しており、重複遺伝子の最初の例の1つでした。プラス鎖RNAゲノムはメッセンジャーRNAとして機能し、宿主細胞内でウイルスの脱殻時に翻訳されます。4つのタンパク質は同じメッセンジャー/ウイルスRNAによってコードされていますが、すべてが同じレベルで 発現されるわけではありません。
構造
MS2ウイルス粒子（ウイルス粒子）は、電子顕微鏡で測定すると直径約27 nmです。[4]これは、成熟タンパク質1コピーとコートタンパク質180コピー（90の二量体として構成）で構成され、三角形の数T = 3の二十面体シェルに配置され、内部のゲノムRNAを保護します。[5]ウイルス粒子の等電点（pI）は3.9です。[6]
コートタンパク質の構造は、2つのαヘリックスとヘアピンを持つ5本鎖βシートです。カプシドが組み立てられると、ヘリックスとヘアピンは粒子の外側を向き、βシートは内側を向きます。[7]
ライフサイクル
MS2 は、細菌接合において細胞が DNA ドナーとして機能できるようにするプラスミドである、稔性 (F) 因子を持つ腸内細菌に感染します。F プラスミド上の遺伝子は、ウイルス受容体として機能する F ピリン タンパク質を含む Fピルのタンパク質を指定します。MS2 は、単一の成熟タンパク質を使用して、ピルの側面にある F ピリンに付着します。
ウイルス RNA が細胞内に入ると、ファージタンパク質を生成するメッセンジャー RNAとして機能し始めます。最も豊富なタンパク質であるコートタンパク質の遺伝子は、すぐに翻訳できます。レプリカーゼ遺伝子の翻訳開始部分は通常 RNA の二次構造内に隠れていますが、リボソームがコートタンパク質遺伝子を通過すると一時的に開くことがあります。レプリカーゼの翻訳も、コートタンパク質が大量に生成されると停止します。コートタンパク質二量体が RNA「オペレーターヘアピン」に結合して安定化し、レプリカーゼの開始をブロックします。成熟タンパク質遺伝子の開始部分は、複製中の RNA 内でアクセスできますが、完成した MS2 RNA 内の RNA 二次構造内に隠れています。これにより、RNA 1 個あたりの成熟タンパク質のコピーはごくわずかしか翻訳されません。最後に、溶解タンパク質遺伝子は、コートタンパク質遺伝子の翻訳を完了したリボソームによってのみ開始され、溶解タンパク質遺伝子の開始部分に「スリップバック」します。頻度は約 5% です。[1]
プラス鎖MS2ゲノムの複製には相補的なマイナス鎖RNAの合成が必要であり、これは新しいプラス鎖RNAの合成のテンプレートとして使用できます。MS2複製は、非常に関連のあるバクテリオファージQβの複製に比べてあまり研究されていません。その理由の1つは、MS2レプリカーゼの単離が困難であるが、類似している可能性が高いためです。[1]
ウイルス粒子の形成は、成熟タンパク質がMS2 RNAに結合することによって開始されると考えられています。実際、成熟タンパク質とRNAの複合体は感染性があります。コートタンパク質からのイコサヘドロンシェルまたはカプシドの組み立ては、RNAがなくても起こります。しかし、カプシドの組み立ては、オペレーターヘアピンに結合するコートタンパク質二量体によって核形成され、MS2 RNAが存在する場合、コートタンパク質の濃度がはるかに低い状態でも組み立てが行われます。[1]
細菌の溶解と新たに形成されたウイルス粒子の放出は、十分な溶解タンパク質が蓄積されたときに起こります。溶解（L）タンパク質は細胞質膜に孔を形成し、膜電位の喪失と細胞壁の破壊につながります。[1]溶解タンパク質は重要なP330残基を介してDnaJに結合することが知られています。 [8] Lタンパク質上のLSジペプチドモチーフはレビウイルス属全体に見られ、溶解活性に不可欠であると思われますが、それらの異なる位置はそれらが独立して進化したことを示唆しています。[9]
科学と利用の歴史に関するMS2
1961年に、MS2はアルビン・ジョン・クラークによって単離され、バクテリオファージf2に非常によく似たRNA含有ファージとして認識されました。[10]
1976年、MS2ゲノムは完全に配列決定された最初のゲノムとなった。[3]これは、ウォルター・フィアーズと彼のチーム によって達成され、1972年に最初の遺伝子であるMS2コートタンパク質が完全に配列決定されたという彼らの以前のマイルストーンに基づいていた。 [11]これらの配列はRNAレベルで決定された。[12] MS2ゲノムの統計分析の最初の試みは、ヌクレオチド配列のパターンの検索であった。いくつかの非コード配列が特定されたが、この調査の時点（1979年）では、非コードパターンの機能は不明であった。[13]
1998年以来、[14] MS2オペレーターヘアピンとコートタンパク質は、生細胞内のRNAの検出に有用であることがわかっています（MS2タグ付けを参照）。MS2と他のウイルスカプシドは、現在、薬物送達、腫瘍 イメージング、および光収集アプリケーションでのエージェントとしても研究されています。 [15]
MS2はノロウイルスと構造的に類似しており、最適な増殖条件も類似しており、ヒトに対して非病原性であることから、病気の伝染に関する研究ではノロウイルスの代替として使用されてきました。[16]
参照
参考文献
- ^ abcdef van Duin J、Tsareva N (2006)。「一本鎖RNAファージ。第15章」。Calendar RL (編) 『バクテリオファージ』（第2版）。オックスフォード大学出版局。pp. 175–196。ISBN 978-0195148503。
- ^ Ni CZ、White CA、Mitchell RS、Wickersham J 、 Kodandapani R、Peabody DS、Ely KR (1996 年 12 月)。「GA バクテリオファージのコートタンパク質の結晶構造: 未組み立て二量体のモデル」。タンパク質 科学。5 ( 12): 2485–93。doi :10.1002/ pro.5560051211。PMC 2143325。PMID 8976557。
- ^ ab フィアース W、コントレラス R、デューリンク F、ヘーゲマン G、イゼレンタント D、メレガルト J、ミン ジュー W、モールマンズ F、レイメイカース A、ヴァン デン ベルゲ A、フォルケルト G、イーセバート M (1976 年 4 月)。 「バクテリオファージ MS2 RNA の完全なヌクレオチド配列: レプリカーゼ遺伝子の一次および二次構造」。自然。260 (5551): 500-7。Bibcode :1976Natur.260..500F。土井：10.1038/260500a0. PMID 1264203。S2CID 4289674 。
- ^ Strauss JH 、 Sinsheimer RL（1963年7月）。 「バクテリオファージMS2とそのリボ核酸の精製と特性」。Journal of Molecular Biology。7：43–54。doi ：10.1016/S0022-2836（63）80017-0。PMID 13978804 。
- ^ Valegård K, Liljas L, Fridborg K, Unge T (1990 年 5 月). 「細菌ウイルス MS2 の 3 次元構造」. Nature . 345 (6270): 36–41. Bibcode :1990Natur.345...36V. doi :10.1038/345036a0. PMID 2330049. S2CID 2803228.
- ^ Dowd SE、Pillai SD、Wang S、Corapcioglu MY (1998)。「ウイルスの等電点とサイズが砂質土壌でのウイルスの吸着と輸送に及ぼす特定の影響の描写」。Appl . Environ . Microbiol. 64 (2): 405–410。Bibcode :1998ApEnM..64..405D。doi : 10.1128 / aem.64.2.405-410.1998。PMC 106058。PMID 9464373。
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- ^ Glasgow J、Tullman-Ercek D (2014 年7 月)。「人工ウイルスカプシドの製造と応用」。 応用微生物学およびバイオテクノロジー。98 (13): 5847–58。doi : 10.1007 /s00253-014-5787-3。PMID 24816622。S2CID 6212583。
- ^ Fox M (2014年9月8日). 「オフィスでウイルスが『狂ったように』広がる、と研究で判明」The Today Show。
外部リンク
- 完全なゲノム（R17、DL16、J20も分離）