| リボウイルス | |
|---|---|
| 左上から時計回りに:鳥コロナウイルス、ポリオウイルス、バクテリオファージ Qβ、エボラウイルス、タバコモザイクウイルス、インフルエンザウイルス A、ロタウイルス、HIV-1のTEM。中央:保存された palm ドメインを持つ相同RTおよびRdRps。 | |
| ウイルスの分類 | |
| (ランク外): | ウイルス |
| 領域: | リボウイルス |
| 王国 | |
リボウイルス科は、複製に相同な RNA 依存性ポリメラーゼを使用するすべてのウイルスを含むウイルスの領域です。これには、 RNA依存性 RNA ポリメラーゼをコードするRNA ウイルス、およびRNA 依存性 DNA ポリメラーゼをコードする逆転写ウイルス(RNA または DNA ゲノムのいずれかを持つ)。RNA 依存性 RNA ポリメラーゼ (RdRp) は RNA レプリカーゼとも呼ばれ、RNA から RNA (リボ核酸) を生成します。RNA 依存性 DNA ポリメラーゼ (RdDp) は逆転写酵素 (RT) とも呼ばれ、RNA から DNA (デオキシリボ核酸) を生成します。これらの酵素は、ウイルスゲノムを複製し、ウイルス遺伝子をメッセンジャー RNA (mRNA)に転写してウイルスタンパク質を翻訳するために不可欠です。
リボウイルス科は、RdRpをコードするすべてのRNAウイルスを収容するために2018年に設立され、1年後にはRdDpをコードするレトロウイルスも含まれるように拡張されました。これらの2つのウイルスグループは、2つの別々の界に割り当てられています。RdRpをコードするRNAウイルスはオルソウイルス科、 RdDpをコードするウイルスはパラウイルス科、つまりすべての逆転写ウイルスです。この領域には原核生物ウイルスはほとんど含まれていませんが、ほとんどのヒト、動物、植物のウイルスを含むほとんどの真核生物ウイルスが含まれていますが、メタゲノム研究によりこの見方は変わりつつあります。
最も広く知られているウイルス性疾患の多くは、コロナウイルス、エボラウイルス、HIV、インフルエンザウイルス、狂犬病ウイルスなど、リボウイルス科のウイルスによって引き起こされます。これらのウイルスやその他のウイルスは、最初に発見されたウイルスであるタバコモザイクウイルスなど、歴史を通じて目立ってきました。多くの逆転写ウイルスは、複製サイクルの一環として宿主のゲノムに組み込まれます。その結果、ヒトゲノムの約6.5~8%がこれらのウイルスに由来すると推定されています。[要出典]
語源
リボビリアは、リボ核酸を意味する「ribo」と、ウイルスの領域を表す接尾辞「viria」を組み合わせた造語です。 [1]
特徴
リボウイルス属のすべてのメンバーは、RNA依存性ポリメラーゼ(RNA指向性ポリメラーゼとも呼ばれる)をコードする遺伝子を含む。RNA依存性ポリメラーゼには、RNAからRNAを合成するRNA依存性RNAポリメラーゼ(RdRp)(RNAレプリカーゼとも呼ばれる)と、RNAからDNAを合成するRNA依存性DNAポリメラーゼ(RdDp)(逆転写酵素(RT)とも呼ばれる)の2種類がある。[2]ビリオンと呼ばれる典型的なウイルス粒子では、RNA依存性ポリメラーゼは何らかの方法でウイルスゲノムに結合し、細胞に入った後にウイルスゲノムの転写を開始する。ウイルスのライフサイクルの一環として、RNA依存性ポリメラーゼは新しいウイルスを作成するプロセスの一環としてウイルスゲノムのコピーも合成する。
RdRpを介して複製するウイルスは、ボルチモア分類システムでは3つのグループに属し、いずれもオルソウイルス界に属します。1つはプラス(+)またはマイナス(-)センスの一本鎖RNA(ssRNA)ウイルス、もう1つは二本鎖RNAウイルス(dsRNA)です。+ssRNAウイルスは、機能的にmRNAとして機能するゲノムを持ち、マイナスセンス鎖も作成されてdsRNAを形成し、そこからマイナス鎖からmRNAが転写されます。[3] -ssRNAウイルスとdsRNAウイルスのゲノムは、RdRpがmRNAを作成するためのテンプレートとして機能します。[4] [5]
逆転写によって複製するウイルスは、パラナウイルス科に属する2つのボルチモアグループに属します。1つは一本鎖RNA(ssRNA-RT)ウイルスで、すべてオルテルウイルス目に属し、もう1つは二本鎖DNA(dsDNA-RT)ウイルスで、これもオルテルウイルス目のカリモウイルス科と、ブルベルウイルス目のヘパドナウイルス科に属します。ssRNA-RTウイルスは、プラスセンスゲノムがRdDpによって転写され、マイナスセンス相補DNA(-cDNA)鎖が合成されます。+RNA鎖は分解され、後にRdDpによって+DNA鎖に置き換えられ、ウイルスゲノムの線状dsDNAコピーが合成されます。このゲノムはその後、宿主細胞のDNAに組み込まれます。 [6]
dsDNA-RTウイルスの場合、プレゲノム+RNA鎖が緩和環状DNA(rcDNA)から転写され、RdDpによって-cDNA鎖の転写に使用されます。+RNA鎖は、+ssRNA-RTウイルスと同様に分解および置換され、rcDNAが合成されます。rcDNAゲノムはその後、宿主細胞のDNA修復機構によって修復され、共有結合で閉じた環状DNA(cccDNA)ゲノムが合成されます。[7] +ssRNA-RTウイルスの統合ゲノムとdsDNA-RTウイルスのcccDNAは、その後、宿主細胞の酵素RNAポリメラーゼIIによってmRNAに転写されます。[6] [7]
ウイルスのmRNAは宿主細胞のリボソームによって翻訳され、ウイルスタンパク質を生成します。より多くのウイルスを生成するために、ウイルスRNA依存性ポリメラーゼはウイルスゲノムのコピーをテンプレートとして使用し、ウイルスゲノムを複製します。+ssRNAウイルスの場合、中間dsRNAゲノムが作成され、そこからマイナス鎖から+ssRNAが合成されます。[3] -ssRNAウイルスの場合、ゲノムは相補的なプラスセンス鎖から合成されます。[5] dsRNAウイルスは、相補的なマイナスセンス鎖を合成してゲノムdsRNAを形成することにより、mRNAからゲノムを複製します。[4] dsDNA-RTウイルスの場合、cccDNAから作成されたプレゲノムRNAが新しいdsDNAゲノムに逆転写されます。[7] +ssRNA-RTウイルスの場合、ゲノムは統合されたゲノムから複製されます。[6]複製と翻訳の後、ゲノムとウイルスタンパク質は完全なウイルス粒子に組み立てられ、宿主細胞から排出されます。
系統学

リボウイルス科の両界は、 RTをコードするグループIIイントロンの逆転写酵素とレトロトランスポゾンに関係がある。レトロトランスポゾンは自己複製DNA配列で、逆転写によって自己複製し、同じDNA分子の他の部分に自己統合する。パラナウイルス科に分類される逆転写ウイルスは、レトロトランスポゾンから一度進化したと考えられる。オルソナウイルス科のRdRpの起源は、真核生物の出現前に細菌のグループIIイントロンの逆転写酵素から生じたという説[2] [8] [9]や、古代RNAワールドの子孫である最後の普遍的共通祖先(LUCA)より前に生じ、レトロエレメント逆転写酵素より先行していたという説など、情報が不足しているため明確ではない。[10] [11]新たな系統(門)が記述されたより大規模な研究(2022年)では、RNAウイルスはRNAワールドから派生したという仮説が支持され、レトロエレメントはレナウイルス門に関連する祖先に由来し、新たに発見されたタラウイルス門の系統(門)のメンバーがすべてのRNAウイルスの祖先である可能性が示唆された。[12]
分類
リボウイルス科にはオルトナウイルス科とパラナウイルス科の2つの界があります。オルトナウイルス科には複数の門と未分類の分類群が含まれますが、パラナウイルス科は綱のランクまで単一型です。この分類は以下で視覚化できます。[13]
- 界:オルソナウイルス科、RdRpをコードするすべてのRNAウイルス、すなわちdsRNA、+ssRNA、-ssRNAウイルスを含み、総称してRNAウイルスと呼ばれることが多い。
- 門:両生類
- 門:デュプロルナビリコタ
- 門:キトリノビリコタ
- 門:テナガザル亜綱
- 門:ネガルナビリコタ
- 門:ピスウイルス門
- incertae sedis科:ビルナウイルス科
- incertae sedis科:ペルムテトラウイルス科
- 界:パラナウイルス科、RdDpをコードするすべてのウイルス、すなわちすべてのssRNA-RTおよびdsDNA-RTウイルスを含み、総称して逆転写ウイルスと呼ばれる。
さらに、リボビリアには2つの不定菌科と4つの不定菌属が含まれる。これらが高等分類群の中で正確に位置づけられるかどうかを知るためには、それらに関する追加情報が必要である。[2] [13]
- 家族incertae sedis :ポリマイコウイルス科
- incertae sedis科: Sarthroviridae
- incertae sedis属:アルベトウイルス
- 属incertae sedis : Aumaivirus
- incertae sedis属:パパニウイルス
- 属incertae sedis :バートウイルス
メタゲノム研究では、ICTVに含まれない6つの新しい門、すなわち、アルクティビリコタ門、タラビリコタ門、ポミビリコタ門、パラキセノビリコタ門、ワモビリコタ門[12]、アルティマビリコタ門[14]の存在が示唆されている。
リボウイルス属は、ボルチモア分類とウイルス分類を部分的に融合したもので、その領域には RNA ウイルスと逆転写ウイルスのボルチモアグループが含まれる。ボルチモア分類は、mRNA の生成方法に基づいてウイルスを分類するシステムであり、進化の歴史に基づいた標準的なウイルス分類と併せて使用されることが多い。5 つのボルチモアグループのメンバーはすべてリボウイルス属に属する: グループ III: dsRNA ウイルス、グループ IV: +ssRNA ウイルス、グループ V: -ssRNA ウイルス、グループ VI: ssRNA-RT ウイルス、グループ VII: dsDNA-RT ウイルス。領域はウイルスに使用される分類法の最高レベルで、リボウイルス属は4 つのうちの 1 つで、他の 3 つはDuplodnaviria、Monodnaviria、Varidnaviriaである。[8] [9] [13]
特定されている真核ウイルスのほとんどはRNAウイルスであるため、ほとんどの真核ウイルスはリボウイルス科に属し、ほとんどのヒト、動物、植物のウイルスが含まれます。真核ウイルスの他の主要な系統には、デュプロドナビリアのヘルペスウイルス[15]、モノドナビリアのショトクウイルス科[16]、およびバリドナビリアの多くのウイルス[17]が含まれます。対照的に、原核RNAウイルスは、レビウイルス綱[18] 、シストウイルス科[8] 、アルティマウイルス門[14]の3つのグループのみが特定されています。それらはまた、以前は真核生物に関連付けられていたピコビルナウイルス科とパルティティウイルス科も原核生物[19]やタラウイルス門にも感染することを示唆しています。[12]メタゲノムサンプルの研究により、原核生物のみに感染する2つの新しい門を含む新しい原核RNAウイルス分類群が発見され、その多様性はこれまで考えられていたよりも大きいことが示唆され、RNAウイルスは主に真核生物にのみ感染するという従来の見解に疑問が投げかけられている。[19]
ホストとの交流
病気
リボウイルス科のウイルスは、広く知られているウイルス性疾患の多くを含む、幅広い疾患に関連しています。この領域で注目すべき疾患を引き起こすウイルスには以下のものがあります: [13]
リボウイルス科の動物ウイルスには、ブルータングウイルス、アフリカ馬疫ウイルス、馬脳症ウイルス、流行性出血性疾患ウイルスなど、反芻動物や馬に様々な病気を引き起こすオルビウイルスが含まれる。[20]水疱性口内炎ウイルスは、牛、馬、豚に病気を引き起こす。[21]コウモリは、エボラウイルスやヘニパウイルスなど多くのウイルスを保有しており、これらも人間に病気を引き起こす可能性がある。[22]同様に、フラビウイルス属やフレボウイルス属の節足動物ウイルスは数多く存在し、人間に感染することが多い。[23] [24]コロナウイルスやインフルエンザウイルスは、コウモリ、鳥類、豚など様々な脊椎動物に病気を引き起こす。[25] [26]レトロウイルス科には、動物に白血病、免疫不全、その他の癌や免疫系関連疾患を引き起こす多くのウイルスが含まれています。 [27] [28]
植物ウイルスは数多く存在し、経済的に重要な作物の多くに感染している。トマト黄化えそウイルスは、キク、レタス、ピーナッツ、ピーマン、トマトなど800種以上の植物に影響を与え、年間10億ドル以上の損害を引き起こしていると推定されている。キュウリモザイクウイルスは1,200種以上の植物に感染し、同様に作物の大きな損失を引き起こしている。ジャガイモウイルスYは、ピーマン、ジャガイモ、タバコ、トマトの収量と品質を大幅に低下させ、プラムポックスウイルスは核果作物の中で最も重要なウイルスである。ブロムモザイクウイルスは、大きな経済的損失を引き起こすことはないが、世界中の多くの地域で見られ、主に穀類を含むイネ科植物に感染する。[13] [29]
内生化
リボビリアの多くの逆転写ウイルス(レトロウイルス)は、宿主のDNAに組み込まれる能力を持っています。これらのウイルスは、複製サイクルの一環として内在化します。つまり、ウイルスゲノムはレトロウイルス酵素インテグラーゼによって宿主ゲノムに組み込まれ、そのDNAからウイルスmRNAが生成されます。内在化は、無関係な生物間の水平遺伝子伝達の一種であり、ヒトゲノムの約7~8%がレトロウイルスDNAで構成されていると推定されています。内在化は、ウイルスの進化史を研究するためにも使用でき、ウイルスが最初に宿主ゲノムに内在化したおおよその期間と、内在化が最初に起こってからのウイルスの進化速度を示します。[30]
歴史
リボウイルス科のウイルスによって引き起こされる病気は、有史以来よく知られているが、その原因が発見されたのは近代になってからである。タバコモザイクウイルスは1898年に発見され、初めて発見されたウイルスであった。[31]節足動物によって媒介されるウイルスは、ウイルス感染の予防を目的とする媒介動物制御の発展において中心的な役割を果たしてきた。 [32]近代史では、コロナウイルス、エボラ、インフルエンザなど、この属のさまざまなウイルスによって多数の病気が発生している。[33]特にHIVは、平均寿命の急激な低下や感染者の重大な汚名を引き起こすなど、社会に劇的な影響を及ぼしている。[34] [35]
RNAウイルス間の遺伝的多様性が大きいため、長い間、リボビリアの多くのウイルス間の関係を確立することができませんでした。ウイルスメタゲノミクスの発展により、多くの追加のRNAウイルスが特定され、それらの関係のギャップを埋めるのに役立ちました。[8]これにより、系統解析に基づいてRdRpをコードするすべてのRNAウイルスを収容するリボビリアが2018年に設立されました。 [1]
1年後、すべての逆転写ウイルスがこの領域に追加されました。2019年には、2つのRNA依存性ポリメラーゼの枝を分離して、界も確立されました。[2]この領域が設立されたとき、2つのウイロイド科、AvsunviroidaeとPospiviroidae 、およびDeltavirus属が誤って含まれていましたが、これらは複製に宿主細胞の酵素を使用するため、2019年に速やかに削除されました。[36]
参照
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