マイコウイルス

マイコウイルス（古代ギリシャ語: μύκης mykes（「菌類」）+ラテン語virus）は、菌類に感染するウイルスであり、マイコファージとも呼ばれる。マイコウイルスの大部分は二本鎖RNA（dsRNA）ゲノムと等軸粒子を持つが、約30%はプラス鎖一本鎖RNA（+ssRNA）ゲノムを持つ。^{[ 1 ] [ 2 ]}

真のマイコウイルスは、他の健康な真菌に感染する能力を示します。真菌で記述されている多くの二本鎖RNA要素はこの記述に当てはまらず、これらの場合、ウイルス様粒子またはVLPと呼ばれます。予備的な結果によると、ほとんどのマイコウイルスは宿主と共進化しており、つまり、その系統発生は主要な宿主の系統発生とほぼ一致しています。^{[ 3 ]}しかし、マイコウイルスを含む多くのウイルス科は、ごくわずかしかサンプリングされていません。マイコウイルス学^{[ 4 ]}は、マイコウイルスの研究です。これはウイルス学の特別な下位分野であり、マイコウイルスの分類、宿主範囲、起源と進化、伝播と移動、および宿主表現型への影響を理解し、記述することを目的としています。

菌類に対するマイコウイルスの経済的影響に関する最初の記録は、1940年代後半に栽培キノコ（ Agaricus bisporus ）で記録され、ラ・フランス病と呼ばれた。 ^{[ 5 ]}ホリングスは異常な子実体から3種類以上のウイルスを発見した。この報告は、実質的に菌類ウイルス学の始まりを示している。^{[ 4 ]}

ラ・フランス病は、X病、水様条斑病、枯れ込み病、褐色病とも呼ばれます。症状は以下のとおりです。

• 収量減少
• 菌糸の成長が遅く、異常である
• 組織の浸水
• 奇形
• 早熟
• 収穫後の劣化の増加（保存期間の短縮）^{[ 6 ]}

キノコはウイルスに対する抵抗力を示さなかったため、ウイルスの拡散を防ぐための対策は衛生管理に限られている。

おそらく最もよく知られているマイコウイルスは、クリフォネクトリア・パラシティカ・ハイポウイルス1（CHV1）です。CHV1は、ヨーロッパでクリ胴枯病の原因菌であるクリフォネクトリア・パラシティカに対する生物防除剤として成功していること、そして真菌の低病原性を研究するためのモデル生物であることから、マイコウイルス研究において特異な存在です。しかし、このシステムは、ヨーロッパ大陸における栄養適合性群（VCG）の数が比較的少ないため、ヨーロッパでのみ日常的に使用されています。対照的に、北米では、不適合反応によって真菌の菌糸が融合して細胞質内容物を交換できなくなるため、低病原性表現型の分布がしばしば妨げられています。米国では、少なくとも35のVCGが発見されています。^{[ 7 ]}同様の状況は中国と日本にも見られるようで、これまでに71のVCGが同定されています。^{[ 8 ]}

マイコウイルスの大部分は二本鎖RNA（dsRNA）ゲノムとアイソメトリック粒子を持つが、約30%はプラス鎖一本鎖RNA（+ssRNA）ゲノムを持つ。^{[ 1 ] [ 2 ]}しかし、マイナス鎖一本鎖RNAウイルスと一本鎖DNAウイルスも報告されている。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ウイルス分類に関する最新の第9回ICTV報告書^{[ 12 ]}には、10のウイルス科にわたる90種以上のマイコウイルスが記載されており、そのうち20%は属に分類されておらず、場合によっては科にも分類されていない。

等尺性形態は、硬い棒状、柔軟な棒状、棍棒状粒子、エンベロープを持つ桿状粒子、およびヘルペスウイルス様ウイルスと比較して、マイコウイルス形態の中で優勢である。^{[ 13 ]}ゲノムデータの不足は、すでに確立されているウイルス群への決定的な分類を妨げたり、新しい科や属を設立することを不可能にしたりすることが多い。後者は、ウイルスであると想定されているが、配列データが不足しているためにこれまで分類できなかった多くの非カプセル化dsRNAウイルスに当てはまる。^{[ 1 ]}これまでのところ、 Partitiviridae、Totiviridae、およびNarnaviridae科のウイルスが「マイコウイルス領域」を支配している。^{[ 4 ]}

マイコウイルスは真菌によく見られ（Herrero et al., 2009）、真菌の4つの門すべて、すなわちツボカビ門、接合菌門、子嚢菌門、担子菌門に存在します。真菌は、2つ以上の無関係なウイルスや、欠陥dsRNAおよび/またはサテライトdsRNAに感染することがよくあります。^{[ 14 ] [ 15 ]}また、真菌をベクターとして利用するだけのウイルスもあり、これらは真菌の細胞質内では増殖できないため、マイコウイルスとは異なります。^{[ 16 ]}

一般的に、マイコウイルスの自然宿主範囲は、細胞質融合を可能にする密接に関連した植物適合性群（VCG）に限定されると考えられているが、^{[ 17 ]}一部のマイコウイルスは分類学的に異なる真菌宿主で複製することができる。^{[ 4 ]}良い例として、2 つの真菌種S. homoeocarpaとOphiostoma novo-ulmiに見られるミトウイルスが挙げられる。^{[ 18 ]} Nuss ら (2005) は、in vitroウイルス形質転換技術を用いて、 C. parasiticaに密接に関連するいくつかの真菌種にC. parasitica hypovirus 1 (CHV1)の自然宿主範囲を拡大できることを報告した。 ^{[ 19 ]} CHV1 は、それぞれCryphonectriaceae科とDiaporthaceae科の 2 つの異なる科に属するEndothia属とValsa属でも増殖することができる。 ^{[ 14 ]}さらに、ヒトに病原性のある真菌の中には、アスペルギルス・フミガタスのAfuPmV-1 ^{[ 20 ]}やタラロミセス・マルネフェイ（旧ペニシリウム・マルネフェイ）のTmPV1 ^{[ 21 ]}など、マイコウイルスに自然感染しているものもいくつか見つかっています。

ある研究では、急性リンパ性白血病患者40人が、マイコウイルスを含むアスペルギルス・フラバスに対する抗体を持っていることが判明した。別の研究報告では、完全寛解状態にある急性リンパ性白血病患者の単核細胞を曝露させたところ、急性リンパ性白血病に特徴的な遺伝子および細胞表面表現型が再発現した。

dsRNAとssRNAの両方からなるウイルスは非常に古く、「RNAワールド」に由来すると考えられており、両方のタイプのRNAウイルスは細菌と真核生物の両方に感染します。^{[ 22 ]}ウイルスの起源はまだ十分に理解されていませんが、^{[ 23 ]}最近発表されたデータは、ウイルスが地球上の生命の非常に初期の段階で、祖先プールから出現しつつある真核生物の「スーパーグループ」に侵入した可能性があることを示唆しています。Kooninによると、^{[ 23 ]} RNAウイルスは最初に真核生物に定着し、その後宿主と共進化しました。この概念は、ウイルスと真菌の長い共進化も想定している提案された「古代共進化仮説」とよく一致します。^{[ 1 ] [ 13 ]}「古代共進化仮説」は、マイコウイルスが非常に多様である理由を説明できる可能性があります。^{[ 13 ] [ 24 ]}

また、運動タンパク質を含む植物ウイルスは、細胞外相を排除するのではなく、生活環に細胞外相を導入することによって、マイコウイルスから進化した可能性が非常に高いと示唆されている。さらに、最近のssDNAマイコウイルスの発見は、RNAウイルスとDNAウイルスが共通の進化メカニズムを持っている可能性があると示唆する研究者を惹きつけている^{[ 10 ]}。しかし、マイコウイルスが植物ウイルスとグループ化されているケースは多数ある。たとえば、CHV1はssRNA属Potyvirusと系統発生的に関連していることが示されており^{[ 25 ]}、低病原性または衰弱をもたらすと想定されていた一部のssRNAウイルスは、他のマイコウイルスよりも植物ウイルスに近縁であることがしばしば見つかっている^{[ 1 ]} 。したがって、これらのウイルスが植物宿主から植物病原性真菌宿主へ、またはその逆へ移動したという別の理論が生まれた。この「植物ウイルス仮説」は、マイコウイルスがどのようにして最初に発生したかを説明するものではないかもしれないが、それらがその後どのように進化してきたかを理解するのに役立つ可能性がある。

マイコウイルスのゲノムと他のウイルスのゲノムとの大きな違いは、「細胞間移動」タンパク質の遺伝子が存在しないことである。そのため、マイコウイルスは細胞分裂（例えば胞子形成）中、または菌糸融合を介してのみ細胞間を移動すると考えられている。^{[ 14 ] [ 26 ]}マイコウイルスは、宿主である真菌の生活様式により多くの伝播および拡散手段を持っているため、外部感染経路を必要としない可能性がある。

• 長期間にわたる形質融合と細胞質交換
• 大量の無性胞子の生成
• 菌核による越冬^{[ 27 ]}
• 有性胞子への伝達は多かれ少なかれ効果的である

しかし、マイコウイルスの拡散には、栄養体不和合性や有性胞子への伝達の変動による潜在的な障壁が存在する。有性胞子への伝達は、ウイルスと宿主の組み合わせによって0%から100%まで変化する可能性がある。^{[ 14 ]}同じ生息地を共有する同じ属の種間での伝達も報告されており、これにはCryphonectria（C. parasiticaとC. sp）、Sclerotinia（Sclerotinia sclerotiorumとS. minor）、Ophiostoma（O. ulmiとO. novo-ulmi）が含まれる。^{[ 28 ] [ 29 ]}また、 Fusarium poaeと黒色Aspergillus分離株の間での種内伝達も報告されている^{[ 30 ]}。しかし、真菌がどのように遺伝的障壁を克服するのか、物理的接触中に何らかの認識プロセスがあるのか​​、あるいはベクターなどの他の交換手段があるのか​​は不明である。アスペルギルス属を用いた研究^{[ 31 ]}では、伝播効率は宿主のウイルス感染状態（感染していない、異なるウイルスに感染している、または同じウイルスに感染している）に依存する可能性があり、マイコウイルスが二次マイコウイルス感染の調節に役割を果たしている可能性があることが示唆された。これが他の真菌にも当てはまるかどうかはまだ分かっていない。マイコウイルスを自然に獲得することとは対照的に、マイコウイルスの消失は非常にまれであるように思われ^{[ 31 ]}、ウイルスが胞子や新しい菌糸の先端に積極的に移動したか、真菌が他の何らかの方法でマイコウイルスの輸送を促進したかのいずれかを示唆している。

ウイルス輸送が能動的なプロセスか受動的なプロセスかはまだ分かっていませんが、一般的には真菌ウイルスはプラズマの流れによって前進すると考えられています。^{[ 32 ]}理論的には、ウイルスは新しい菌糸に伸びる細胞質とともに漂流するか、微小管の網に付着して細胞質内部空間を引っ張られる可能性があります。これは、ウイルスが隔壁を通過してウォロニン体を迂回する方法を説明できるかもしれません。しかし、一部の研究者はウイルスが隔壁の隣にあることを発見しており、^{[ 2 ] [ 33 ]}これはウイルスが「引っかかって」自力で前進できなかったことを示唆している可能性があります。また、Botrytis cinerea に見られるミトウイルスの移動には、ウイルスのミトコンドリアdsRNAの伝達が重要な役割を果たしている可能性があると示唆している研究者もいます。^{[ 34 ]}

マイコウイルス感染の表現型効果は、有利なものから有害なものまで様々ですが、そのほとんどは無症状または潜在性です。表現型とマイコウイルスの存在との関連性は、必ずしも単純ではありません。これにはいくつかの理由が考えられます。まず、適切な感染性アッセイがないことが、研究者が一貫した結論に達することを妨げることがよくあります。^{[ 35 ]}第二に、混合感染または感染ウイルスの数が不明な場合、特定の表現型の変化を調査対象のウイルスと関連付けることが非常に困難になります。

ほとんどのマイコウイルスは宿主の適応度を阻害しないように見えることが多いが、これは必ずしも宿主に認識されずに生きていることを意味するわけではない。中立的な共存は、長い共進化プロセスの結果である可能性がある。^{[ 36 ] [ 37 ]}したがって、ウイルス-真菌システムの特定の条件が変化してバランスが崩れたときにのみ症状が現れる可能性がある。これは外部（環境）だけでなく内部（細胞質）にもなり得る。なぜ一部のマイコウイルス-真菌の組み合わせが典型的に有害である一方で、他の組み合わせは無症状または有益であるかまだわかっていない。それにもかかわらず、マイコウイルスの有害な影響は、特に真菌宿主が植物病原体であり、マイコウイルスが生物防除剤として利用できる場合、経済的に興味がある。最良の例は、CHV1とC. parasiticaの場合である。^{[ 14 ]}菌類ウイルスによる有害な影響の他の例としては、 A. bisporusの「ラ・フランス」病^{[ 5 ] [ 38 ]}や、ヒラタケ球状ウイルス^{[ 39 ]およびヒラタケ等尺性ウイルス[ 38 ]}によって引き起こされるキノコ病などがある。

要約すると、マイコウイルスの主な悪影響は以下のとおりです。

• 成長率の低下^{[ 40 ]}
• 胞子形成の欠如^{[ 40 ]}
• 病原性の変化^{[ 41 ] [ 42 ] [ 21 ]}
• 胞子の発芽率の低下^{[ 43 ]}

低病原性表現型は特定のゲノム特徴と相関しないようで、低病原性を引き起こす特定の代謝経路は一つではなく複数あるようです。 ^{[ 44 ]}負の影響に加えて、有益な相互作用も発生します。よく知られている例としては、酵母^{[ 45 ]}とウスティラゴ^{[ 46 ]}のキラー表現型があります。キラー分離株は、同じ種または近縁種の感受性細胞に対して毒性のあるタンパク質を分泌しますが、産生細胞自体は免疫を持っています。これらの毒素のほとんどは細胞膜を分解します。^{[ 45 ]}キラー分離株は、医学、食品産業、農業において潜在的に興味深い応用があります。^{[ 24 ] [ 45 ]}イネ科植物Dichanthelium lanuginosumの内生菌（Curvularia protuberata ）のマイコウイルスを含む3つの部分からなるシステムが記載されており、植物に耐熱性を与え、不利な環境ニッチに生息できるようにします。^{[ 47 ]}医学的に重要な真菌では、 A. fumigatusの未分類の A78 ウイルスがGalleria mellonella (オオワックスガ)で試験すると、病原性に軽度の過毒性効果を引き起こす。 ^{[ 42 ]}さらに、 Talaromyces marneffei (旧Penicillium marneffei)の dsRNA パルティウイルスである TmPV1 は、マウスモデルで試験すると、T. marneffeiに過毒性表現型を引き起こすことがわかった。 ^{[ 21 ]}これらは、マイコウイルスがヒト病原性真菌の病原性に重要な役割を果たしている可能性があることを示唆している。

ほとんどの真菌ウイルスは二本鎖RNAウイルスに属しますが、約30%はプラス鎖RNAウイルスに属します。^{[ 1 ]} しかし、マイナス鎖一本鎖RNAウイルスと一本鎖DNAウイルスも報告されています。^{[ 9 ] [ 11 ] [ 48 ] [ 10 ]}国際ウイルス分類委員会の第9版報告書には、 10科に属する90以上の真菌ウイルスが記載されており 、そのうち約20%のウイルスは配列データが不十分なため分類が確定しておらず、まだ決定されていません。^{[ 12 ]}ほとんどの真菌ウイルスの形状は等軸です。^{[ 13 ]}

• Tebbi CK、Badiga A、Sahakian E、Arora AI、Nair S、Powers JJ、Achille AN、Jagral MV、Patel S、Migone F. 急性リンパ芽球性白血病患者の血漿は、アスペルギルス・フラバスを含むマイコウイルスの培養に反応します。 J Pediatr Hematol Oncol。 2020 7 月;42(5):350-358。土井: 10.1097/MPH.0000000000001845。 PMID 32576782。
• Tebbi CK、Badiga A、Sahakian E、Powers JJ、Achille AN、Patel S、Migone F. アスペルギルス・フラバスを含むマイコウイルスへの曝露は、寛解期の患者由来の細胞において急性リンパ性白血病の細胞表面および遺伝子マーカーを再現するが、対照群では再現しない。Cancer Treat Res Commun. 2021;26:100279. doi: 10.1016/j.ctarc.2020.100279. Epub 2020年12月11日. PMID 33348275.

• ウィキメディア・コモンズにあるマイコウイルス関連のメディア
• 「国際ウイルス分類委員会」