ポックスウイルス科

ポックスウイルス科
ウイルスの分類
(ランク外):	ウイルス
領域:	バリドナビリア
王国：	バンフォードヴィラエ
門:	核細胞ウイルス門
クラス：	ポッケスビリケテス
注文：	キトビラ目
家族：	ポックスウイルス科
亜科
テキストを参照

ポックスウイルス科は二本鎖DNA ウイルスの科である。脊椎動物と節足動物が自然宿主となる。現在この科には83種が存在し、22属に分類され、さらに2つの亜科に分かれている。この科に関連する疾患には天然痘などがある。 ^{[1] [2]}

ポックスウイルスには、オルトポックスウイルス、パラポックスウイルス、ヤタポックスウイルス、モルスシポックスウイルスの4つの属がヒトに感染する可能性があります。オルトポックスウイルス： 天然痘ウイルス（痘瘡）、ワクシニアウイルス、牛痘ウイルス、Mpoxウイルス。パラポックスウイルス：オルフウイルス、偽牛痘、牛丘疹性口内炎ウイルス。ヤタポックスウイルス： タナポックスウイルス、ヤバモンキー腫瘍ウイルス。モルスシポックスウイルス： 伝染性軟属腫ウイルス（MCV）。^[3]最も一般的なのはワクシニア（インド亜大陸で見られる）^[要出典]と伝染性軟属腫ですが、Mpox感染が増加しています（西アフリカと中央アフリカの熱帯雨林諸国で見られる）。似た名前の病気である水痘は真のポックスウイルスではなく、ヘルペスウイルスの水痘帯状疱疹によって引き起こされます。

ポックスウイルス科という科名は、皮膚に水疱瘡を引き起こす病気に関連するウイルスの元々の分類に由来しています。現代のウイルスの分類は、表現型特性、形態、核酸の種類、複製モード、宿主生物、およびウイルスが引き起こす病気の種類に基づいています。天然痘ウイルスは、この科の中で最も注目に値するウイルスです。^{[引用が必要]}

天然痘ウイルスによって引き起こされる病気、特に天然痘は、何世紀にもわたって知られてきました。最も古い疑いのある症例の 1 つは、紀元前 1150 年頃に天然痘で死亡したと考えられているエジプトのファラオ 、ラムセス 5 世の症例です。 ^{[4] [5]天然痘は 8 世紀初頭頃にヨーロッパに伝わり、16 世紀初頭に}アメリカ大陸 に伝わったと考えられており、導入から 2 年以内に 320 万人のアステカ人が死亡しました。この死者数は、先住民が数千年にわたってウイルスにまったくさらされなかったことに起因します。^[要出典]

エドワード・ジェンナーが、より毒性の弱い牛痘が、より致死率の高い天然痘の予防接種に効果的に使用できることを示してから 1 世紀後、ペストのような伝染病を世界から根絶するという究極の目標を掲げ、すべての人に天然痘の予防接種を行う世界的な取り組みが始まりました。 ^{[引用が必要]} 風土病性天然痘の最後の症例は、1977 年にソマリアで発生しました。2 年間にわたる徹底的な調査で、それ以上の症例は発見されず、1979 年に世界保健機関(WHO) は、この病気が正式に根絶されたと宣言しました。^{[引用が必要]}

1986年、すべてのウイルスサンプルは破棄されるか、WHOが承認した2つの研究所（米国ジョージア州アトランタの連邦疾病対策センター（CDC）本部とモスクワのウイルス製剤研究所）に移送された。 ^{[6] 2001年}9月11日の同時多発テロ以降、米国と英国政府は天然痘または天然痘に似た病気のバイオテロへの利用に対する懸念を強めている。しかし、ワクシニアウイルス、ミクソマウイルス、タナポックスウイルス、アライグマ痘ウイルスなど、いくつかのポックスウイルスは現在、前臨床研究と臨床研究でさまざまなヒトの癌に対する治療効果が調査されている。^{[7] [8] [9]}

ポックスウイルス科のウイルス粒子（ビリオン）は一般にエンベロープで覆われている（外部エンベロープビリオン）が、異なるエンベロープを含む細胞内成熟ビリオン形態のウイルスも感染性がある。種によって形状は異なるが、小胞体で包まれているため、一般的にレンガのような形、または丸いレンガに似た楕円形をしている。ビリオンは非常に大きく、直径約200nm 、長さ300nmで、単一の直線状の二本鎖DNAセグメントにゲノムを運ぶ。 ^[10] 比較すると、ライノウイルスは典型的なポックスウイルス科のビリオンの10分の1の大きさである。^[11]

26 種類の異なるコルドポックスウイルスゲノムの系統発生解析により、ゲノムの中央領域は保存されており、約 90 個の遺伝子が含まれていることが示されています。^[12]対照的に、末端は種間で保存されていません。このグループでは、アビポックスウイルスが最も分岐しています。次に分岐しているのは、モルスシポックスウイルスです。カプリポックスウイルス、レポリポックスウイルス、スイポックスウイルス、ヤタポックスウイルスの属は一緒にクラスター化しています。カプリポックスウイルスとスイポックスウイルスは共通の祖先を共有しており、オルソポックスウイルス属とは異なります。オソポックスウイルス属の中で、牛痘ウイルス株ブライトンレッド、エクトロメリアウイルス、および Mpox ウイルスは、他のどのメンバーとも密接にグループ化されていません。天然痘ウイルスとラクダ痘ウイルスはサブグループを形成します。ワクシニアウイルスは、CPV-GRI-90 に最も近縁です。^{[引用が必要]}

ファミリーメンバーのゲノムのGC含有量は大きく異なります。^[13]アビポックスウイルス、カプリポックスウイルス、シラポックスウイルス、オルトポックスウイルス、スイポックスウイルス、ヤタポックスウイルス、および1つの昆虫ポックス属（ベータ昆虫ポックスウイルス）と、他のいくつかの分類されていない昆虫ポックスウイルスは、G + C含有量が低いのに対し、軟体動物ポックスウイルス、オルトポックスウイルス、パラポックスウイルス、およびいくつかの分類されていないコルドポックスウイルスは、G + C含有量が比較的高いです。これらの違いの理由はわかっていません。^[要出典]

ポックスウイルスの複製にはいくつかの段階があります。^[14]ウイルスは最初に宿主細胞表面の受容体に結合します。ポックスウイルスの受容体はグリコサミノグリカンであると考えられています。^[要出典]受容体に結合した後、ウイルスは細胞内に侵入し、そこで殻を脱ぎます。^{[要出典] ウイルスの殻脱ぎは2段階のプロセスです。[要出典]まず}、^粒子が細胞に入ると外膜が除去されます。次に、ウイルス粒子（外膜なし）が細胞膜と融合し、コアが細胞質に放出されます。^[要出典]ポックスウイルスの遺伝子は2段階で発現します。^[要出典]初期の遺伝子は、ウイルスゲノムの複製に必要なタンパク質を含む非構造タンパク質をコードし、ゲノムが複製される前に発現します。^{[引用が必要]}後期遺伝子はゲノムが複製された後に発現し、ウイルス粒子を作るための構造タンパク質をコードします。^{[引用が必要]}ウイルス粒子の組み立ては、新しいエンベロープウイルス粒子の最終的なエキソサイトーシスにつながる 5 つの成熟段階で発生します。^{[引用が必要]} ゲノムが複製された後、未熟なウイルス粒子は A5 タンパク質を組み立てて細胞内成熟ウイルス粒子を作成します。^{[引用が必要]} タンパク質が整列し、細胞内エンベロープウイルス粒子のレンガ形のエンベロープが形成されます。^{[引用が必要]} これらの粒子はその後、細胞質に融合して細胞関連エンベロープウイルス粒子を形成し、これが微小管に遭遇して細胞外エンベロープウイルス粒子として細胞から出る準備をします。^{[引用が必要]} ウイルス粒子の組み立ては細胞の細胞質内で行われ、複雑なプロセスであるため、現在、各段階をより深く理解するために研究が進められています。^{[引用が必要]}このウイルスは大きくて複雑であるという事実を考慮すると、複製は比較的速く、ウイルスの放出によって宿主細胞が死滅するまで約 12 時間かかります。^{[引用が必要]}

ポックスウイルスの複製は、二本鎖DNAゲノムを持つウイルスとしては珍しく、細胞質内で起こるが^[15]、これは他の大型DNAウイルスでは一般的である。^[16]ポックスウイルスは、ゲノム転写のための独自の機構、DNA依存性RNAポリメラーゼをコードしており^{[17] 、これが細胞質内での複製を可能にしている。ほとんどの二本鎖DNAウイルスは、転写を行うために宿主細胞のDNA依存性RNAポリメラーゼを必要とする。これらの宿主ポリメラーゼは}核内に存在し、そのためほとんどの二本鎖DNAウイルスは、感染サイクルの一部を宿主細胞の核内で実行する。^[要出典]

ポックスウイルスの祖先は不明ですが、構造研究から、アデノウイルスか、ポックスウイルスとアデノウイルスの両方に関連する種であった可能性が示唆されています。^[18]

ゲノム構成とDNA複製機構に基づくと、ルディウイルス科（ルディウイルス科）と大型真核DNAウイルス（アフリカ豚コレラウイルス科（アスファルウイルス科）、クロレラウイルス科（フィコドナウイルス科）、ポックスウイルス科（ポックスウイルス科） ）との間に系統関係が存在する可能性がある。^[19]

ポックスウイルスゲノムの変異率は、1サイトあたり年間0.9～1.2 x 10 ^-6置換と推定されている。 ^[20] 2番目の推定では、この率は1サイトあたり年間0.5～7 × 10 ^{-6ヌクレオチド置換となっている。 [21] 3番目の推定では、率は4～6 × 10 -6}となっている。^[22]

脊椎動物に感染する現存するポックスウイルスの最後の共通祖先は、50万年前に存在していた。アビポックスウイルス属は、 249 ± 69,000年前に祖先から分岐した。オルソポックスウイルス属の祖先は、次に30万年前に他の系統群から分岐した。この分岐時期の2番目の推定では、この出来事は166,000 ± 43,000年前とされている。^[21]オルソポックスウイルスが現存する属に分かれたのは、約14,000年前である。レポリポックスウイルス属は約137,000 ± 35,000年前に分岐した。これに続いてヤタポックスウイルス属の祖先が続いた。カプリポックスウイルスとスイポックスウイルスの最後の共通祖先は、111,000 ± 29,000年前に分岐した。^[要出典]

魚類から分離されたサケ鰓痘ウイルスは、コルドポックスウイルス科の最も古い系統であると思われる。^[23]ドイツのベルリンで新しいリス痘ウイルスが発見されたことを受けて、最近新しい系統が提唱された。^[24]

天然痘の出現時期は確定していない。68,000年から16,000年前に齧歯類のウイルスから進化した可能性が高い。^{[25] [26]}日付に幅があるのは、分子時計を較正するために使用された記録が異なるためである。1つの系統群は、400年から1,600年前にアジアから広がった天然痘の主要系統（臨床的に重篤な形態の天然痘）である。2番目の系統群には、アメリカ大陸で記載されたアラストリムマイナー（表現型的には軽度の天然痘）と、現在から1,400年から6,300年前に祖先系統から分岐した西アフリカの分離株の両方が含まれていた。この系統群は、少なくとも800年前にさらに2つのサブ系統群に分岐した。^[要出典]

2 つ目の推定では、天然痘がタテラポックスから分離したのは 3000～4000 年前とされている。^[22]これは、天然痘が人間の病気として出現したことに関する考古学的および歴史的証拠と一致しており、比較的最近の起源を示唆している。しかし、変異率がヘルペスウイルスと同様であると仮定すると、天然痘とタテラポックスの分岐日は 5 万年前と推定されている。^[22]これは他の公表された推定と一致しているが、考古学的および歴史的証拠が非常に不完全であることを示唆している。これらのウイルスの変異率のより良い推定が必要である。^[要出典]

Chordopoxvirinae亜科の種は脊椎動物に感染し、 Entomopoxvirinae亜科の種は昆虫に感染します。Chordopoxvirinae には 10 属、Entomopoxvirinaeには 3属が認められています。

以下の亜科と属が認められている（-virinaeは亜科、-virusは属を表す）：^[2]

どちらの亜科にも、将来的に新しい属が作られる可能性のある、分類されていない種が多数含まれています。

• 2012年に発見されたコチアウイルスは、新しい属に属する可能性のある珍しいコルドポックスウイルスです。^[27]コチアウイルスは、 2019年に新しい属オリゾポックスウイルスに分類されました。 ^[28] 2019年に発見されたブラジルのヤマアラシ痘ウイルスは、このウイルスと近縁です。^[29]
• さらに2つのコルドポックスウイルスはNY_014とムルマンスクポックスウイルスです。これらは「ヨカポックスウイルス」と密接に関連していると考えられています。^[30] ICTVはこれらを2016年に作成されたセンタポックスウイルス属に分類しています。 ^[31]

原型的なポックスウイルスはワクシニアウイルスで、天然痘の根絶に役割を果たしたことで知られています。ワクシニアウイルスは強力な宿主免疫反応を引き起こすため、外来タンパク質発現の効果的なツールです。ワクシニアウイルスは主に細胞融合によって細胞に侵入しますが、現在のところ、その原因となる受容体は不明です。^[要出典]

ワクシニアには、初期、中期、後期の 3 つの遺伝子クラスが含まれています。これらの遺伝子は、ウイルス RNA ポリメラーゼと関連する転写因子によって転写されます。ワクシニアは、感染細胞の細胞質でゲノムを複製し、後期段階の遺伝子発現後にビリオン形態形成を起こし、エンベロープ膜内に含まれる細胞内成熟ビリオンを生成します。エンベロープ膜の起源はまだ不明です。細胞内成熟ビリオンは、その後ゴルジ装置に輸送され、そこでさらに 2 つの膜で包まれ、細胞内エンベロープウイルスになります。これは、細胞骨格微小管に沿って輸送され、細胞周辺に到達し、そこで細胞膜と融合して細胞関連エンベロープウイルスになります。これにより、細胞表面のアクチン テールがトリガーされるか、外部エンベロープ ビリオンとして放出されます。^{[引用が必要]}

• クオッカポックスウイルス
• 水いぼ

• 天然痘ウイルスを含むオルトポックスウイルス属とパラポックス ウイルス属の電子顕微鏡写真は、国際ウイルス分類委員会のポックスウイルス科画像ギャラリーに収集されています。
• Buller, R. Mark L.; Palumbo, Gregory J. (1991). 「ポックスウイルスの病原性」. Microbiology and Molecular Biology Reviews . 55 (1): 80–122. doi : 10.1128/mr.55.1.80-122.1991. PMC  372802. PMID  1851533.
• NCBI 分類ページ。
• ウイルスバイオインフォマティクスリソースセンターの Poxviridae は、Wayback Machineで 2012 年 1 月 5 日にアーカイブされています。
• ウイルスゾーン: ポックスウイルス科
• ICTV の
• ウイルス病原体データベースおよび分析リソース (ViPR): ポックスウイルス科