Loading article…
ウイルスエンベロープは、多くの種類のウイルスの最外層です。[1]ウイルスが宿主細胞間を移動する際に、ウイルスのライフサイクルで遺伝物質を保護します。すべてのウイルスがエンベロープを持っているわけではありません。ウイルスエンベロープタンパク質またはEタンパク質は、エンベロープ内のタンパク質であり、感染した宿主細胞から カプシドによって獲得される可能性があります。
循環している多くのヒト病原性ウイルスは脂質二重層に包まれており、ウイルスエンベロープと細胞膜を融合させることで標的細胞に感染します。これらのウイルスの一部には有効なワクチンがありますが、大部分のウイルスには予防薬や治療薬がありません。ほとんどの場合、既知のワクチンは病原体が細胞に侵入するのを防ぐ抗体を誘導することによって作用します。これは、エンベロープウイルスの場合、抗体がウイルスエンベロープタンパク質に結合するときに起こります。
ウイルスの侵入を引き起こす膜融合イベントは、ウイルス融合タンパク質によって引き起こされます。多くのエンベロープウイルスは、粒子の表面に見えるタンパク質を 1 つしか持っていません。これは、細胞表面への接着の媒介と、その後の膜融合プロセスの両方に必要です。現在ワクチンがない、ヒト病原性エンベロープウイルスに対する潜在的に防御的なワクチンを作成するには、抗体がウイルスエンベロープタンパク質、特に融合タンパク質とどのように相互作用するか、そして抗体がウイルスを中和する仕組みを理解することが不可欠です。
エンベロープウイルスは、細胞膜を脂質二重膜に結合させて細胞内に侵入する。大部分のウイルス融合タンパク質では、融合タンパク質またはコンパニオンタンパク質のいずれかのタンパク質分解処理によるプライミングが必要である。プライミング段階では、融合タンパク質は付着と取り込みに伴うプロセスによって活性化する準備が整う。これは融合タンパク質が細胞表面へ輸送される際に頻繁に起こるが、細胞外で起こることもある。これまでの構造研究により、2 種類のウイルス融合タンパク質が明らかになっている。これらのタンパク質は、どちらの状況でも同じメカニズムを触媒し、2 つの二重膜を融合させると考えられている。言い換えれば、これらのタンパク質は酵素として機能し、さまざまな構造バリエーションを持ちながら、同じ化学反応を触媒する。[2]
エンベロープは通常、宿主細胞膜の一部（リン脂質とタンパク質）に由来しますが、ウイルスの糖タンパク質も含まれています。ヒト病原性ウイルスの主な部分の1つは糖タンパク質です。これらは免疫と感染において重要な役割を果たすことが示されています。[3]新しいクラスの細胞阻害タンパク質であるウイルス糖タンパク質が発見されました。これには、膜関連RING-CH（MARCH）ファミリーのE3ユビキチンリガーゼが含まれ、これはとりわけ、適応免疫に関与する細胞表面タンパク質の発現を阻害します。[4]ウイルスエンベロープは主に宿主膜で構成されているため、出芽後には膜内に宿主細胞に関連するタンパク質を持つこともできます。[5]多くのエンベロープウイルスは、細胞膜で出芽することで成熟し、感染細胞から排出されます。この過程で、スパイクタンパク質としても知られるウイルス膜貫通タンパク質は、ウイルスコア（カプシド） の成分を含む膜小胞に組み込まれます。
長い間、感染性に必要なスパイクタンパク質は、細胞質ドメインを介してウイルスコアに直接組み込まれていると考えられてきました。最近の研究では、このような直接的な相互作用がアルファウイルスの出芽を引き起こす可能性がある一方で、レトロウイルスやマイナス鎖RNAウイルスの場合はそうではない可能性があることが示唆されています。これらのウイルスは、スパイクタンパク質がなくても、ウイルスコア成分のみに頼って出芽粒子を形成できます。スパイクタンパク質は、ウイルスコアなしでウイルスのような粒子として生成されることがあります。したがって、最適な出芽と放出は、コアとスパイクの間の協調した「押し引き」動作に依存している可能性があり、両方の成分のオリゴマー化が不可欠です。[6]
これらは、ウイルスが宿主の 免疫システムを回避するのに役立つ可能性があります。TAM受容体チロシンキナーゼは、アポトーシス細胞の貪食除去を増加させ、リガンドGas6 およびプロテイン S によって活性化されたときに、 Toll 様受容体およびI 型インターフェロン(IFN)によって引き起こされる免疫応答を阻害します。リン脂質ホスファチジルセリンは、いくつかのエンベロープウイルスの膜上に見られ、ウイルスはこれを利用して Gas6 およびプロテインS に結合し、TAM 受容体を活性化します。
リガンド被覆ウイルスは、I 型 IFN シグナル伝達を刺激し、樹状細胞 (DC) 上の TAM 受容体を活性化し、II 型インターフェロンシグナル伝達を抑制して、宿主防御を回避し、感染を進行させます。TAM 欠損 DC は、ウイルス曝露に対する I 型 IFN 応答が野生型細胞よりも顕著になります。その結果、フラビウイルスと擬似型レトロウイルスは、TAM 欠損 DC に感染しにくくなりますが、I 型 IFN 抗体によって感染を回復できます。一方、TAM キナーゼ阻害剤は、野生型 DC の感染を防ぎます。治療の潜在的なターゲットである TAM 受容体は、ウイルスによって活性化され、I 型 IFN シグナル伝達を低下させます。[7]エンベロープの表面にある糖タンパク質は、宿主の膜にある受容体部位を識別して結合する役割を果たします。特定のウイルスタンパク質セットは、一連の構造変化に関与しています。これらの変化が設定/完了すると、その時だけ宿主膜との融合が起こります。[8]これらの糖タンパク質は、ウイルス粒子と宿主細胞との相互作用を媒介し、通常はウイルスエンベロープと宿主細胞膜との融合を開始します。[9]場合によっては、エンベロープを持つウイルスが宿主細胞内でエンドソームを形成します。[10]ウイルス糖タンパク質には、エンベロープタンパク質、膜タンパク質、スパイクタンパク質（E、M、S）の3つの主要なタイプがあります。[11]その後、ウイルスエンベロープは宿主の膜と融合し、カプシドとウイルスゲノムが宿主に入り込んで感染できるようになります。[要出典]
すべてのエンベロープウイルスは、エンベロープとゲノムの間に、別のタンパク質層であるカプシドも持っています。 [1]ウイルスは、この敵対的な環境から保護するために、カプシドと呼ばれるタンパク質の殻で繊細な核酸を包みます。これはラテン語の「箱」を意味する capsa に由来します。多数のレンガが集まって壁を形成するのと同様に、カプシドは 1 つ以上の異なるタンパク質タイプで構成され、それらが繰り返してカプシド全体を形成します。この繰り返しパターンにより、堅牢でありながらかなり柔軟なカプシドが生まれます。カプシド内の核酸は、その適度なサイズと物理的に開くのが困難なため、適切に保護されています。ウイルス粒子のヌクレオカプシドは、核酸とカプシドで構成されています。ほとんどのウイルスのゲノムは非常に小さいことを覚えておいてください。遺伝子はタンパク質を作るための指示をコード化するため、小さなゲノムでは多くのタンパク質をコード化できません。したがって、ウイルス粒子のカプシドは、構造を形成するために何度も繰り返される 1 つまたは少数のタンパク質で構成されています。ウイルスの核酸は、数個以上のタンパク質で構成されている場合、物理的に大きすぎてカプシド内に収まらない。[12]カプシドは、免疫認識の回避に加えて、ゲノムを保護するという重要な役割を担っている。[13]ウイルスのカプシドは、タンパク質カプシドを保護するウイルスエンベロープとは異なり、宿主細胞に挿入される前にRNAを保護することで知られている。[14]
ウイルスが生まれる細胞は、しばしば死ぬか弱体化し、長期間にわたってより多くのウイルス粒子を放出する。これらのウイルスの脂質二重膜エンベロープは、乾燥、熱、石鹸や洗剤などの両親媒性物質に比較的敏感であるため、これらのウイルスはエンベロープを持たないウイルスよりも殺菌しやすく、宿主環境外での生存は限られており、通常は宿主から宿主へ直接感染する必要がある。エンベロープがあるか裸であるかにかかわらず、ウイルスエンベロープの持続性は、無生物表面上でのウイルスの寿命を決定する要因である。[15]エンベロープを持つウイルスは適応性が高く、免疫系を回避するために短時間で変化することができる。エンベロープを持つウイルスは持続感染を引き起こす可能性がある。[要出典]
エンベロープウイルスに対するワクチン接種は、抗体で糖タンパク質の活性を中和することによって機能します。[16]
ウイルスの構造タンパク質を除去または不活性化することでエンベロープを形成する能力や出芽する能力を排除することが、複製できないウイルスを生産する方法として研究されてきた。[17] [18] [19] [20]
エンベロープウイルスの例
エンベロープウイルス種の例を以下に示します。
- DNAウイルス
- RNAウイルス
- フラビウイルス科
- アルファウイルス科
- トガウイルス科
- コロナウイルス
- D型肝炎
- オルトミクソウイルス
- パラミクソウイルス科
- ラブドウイルス[21]
- ブニヤウイルス
- フィロウイルス
- レトロウイルス
エンベロープを持たないウイルスの例
エンベロープを持たないウイルスの例を以下に示します。
参照
参考文献
- ^ ab HURLBERT, RONALD E. Fundamentals of Microbiology 102. Chapter #11: Viruses. 2008-11-10時点のオリジナルよりアーカイブ。2008-11-07に閲覧。
- ^ Rey, Felix A.; Lok, Shee-Mei (2018-03-08). 「エンベロープウイルスの共通特徴と次世代ワクチンの免疫原設計への影響」. Cell . 172 (6): 1319–1334. doi :10.1016/j.cell.2018.02.054. ISSN 0092-8674. PMC 7112304. PMID 29522750. S2CID 3775608 .
- ^ Banerjee, Nilotpal; Mukhopadhyay, Sumi (2016年3月). 「ウイルス糖タンパク質：生物学的役割と診断への応用」. Virusdisease . 27 (1): 1–11. doi :10.1007/s13337-015-0293-5. ISSN 2347-3584. PMC 4758313. PMID 26925438 .
- ^ Lun, Cheng Man; Waheed, Abdul A.; Majadly, Ahlam; Powell, Nicole; Freed, Eric O. (2021-03-16). 「膜結合RING-CHタンパク質によるウイルス糖タンパク質標的化のメカニズム」mBio . 12 (2): e00219–21. doi :10.1128/mBio.00219-21. ISSN 2150-7511. PMC 8092221 . PMID 33727347.
- ^ Gelderblom HR. ウイルスの構造と分類。Baron S 編著。医療微生物学。第 4 版。ガルベストン (TX): テキサス大学ガルベストン医学部、1996 年。第 41 章。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK8174/ から入手可能。
- ^ Cadd, TL; Skoging, U.; Liljeström, P. (1997 年 11 月). 「エンベロープウイルスの細胞膜からの出芽」. BioEssays: 分子生物学、細胞生物学、発生生物学のニュースとレビュー. 19 (11): 993–1000. doi :10.1002/bies.950191109. ISSN 0265-9247. PMC 7161837. PMID 9394621 .
- ^ Bhattacharyya, Suchita; Zagórska, Anna; Lew, Erin D.; Shrestha, Bimmi; Rothlin, Carla V.; Naughton, John; Diamond, Michael S.; Lemke, Greg; Young, John AT (2013-08-14). 「エンベロープウイルスはTAM受容体の直接活性化により樹状細胞における自然免疫応答を無効にする」Cell Host & Microbe . 14 (2): 136–147. doi :10.1016/j.chom.2013.07.005. ISSN 1931-3128. PMC 3779433 . PMID 23954153.
- ^ Benhaim, Mark A.; Lee, Kelly K. (2020-04-08). 「新しい生物物理学的アプローチにより、タイプIウイルス融合機構のダイナミクスとメカニズム、および膜との相互作用が明らかに」。ウイルス。12 ( 4 ) : E413。doi : 10.3390 / v12040413。ISSN 1999-4915。PMC 7232462。PMID 32276357 。
- ^ Navaratnarajah, CK et al. 「ウイルスの集合：エンベロープ粒子」ウイルス学百科事典（2008）：193–200。doi：10.1016/B978-012374410-4.00667-1
- ^ ホワイト、ジュディス・M、ゲイリー・R・ウィテカー。「エンドソームにおけるエンベロープウイルスの融合」トラフィックvol.17,6（2016）：593-614。doi ：10.1111/ tra.12389
- ^ Banerjee、Nilotpal、Sumi Mukhopadhyay。「ウイルス糖タンパク質：生物学的役割と診断への応用」Virusdisease vol. 27,1 (2016): 1-11. doi :10.1007/s13337-015-0293-5
- ^ ルーテン、ジェニファー (2016). 「ウイルスの構造と分類」。必須のヒトウイルス学: 19–29。土井：10.1016/B978-0-12-800947-5.00002-8。ISBN 9780128009475. PMC 7150055 .
- ^ Stuart, David I.; Ren, Jingshan; Wang, Xiangxi; Rao, Zihe; Fry, Elizabeth E. (2019年5月). 「A型肝炎ウイルスのカプシド構造」. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine . 9 (5): a031807. doi :10.1101/cshperspect.a031807. ISSN 2157-1422. PMC 6496327. PMID 30037986 .
- ^ Cliver, Dean O. (2009). 「ウイルス検出におけるカプシドと感染性」.食品および環境ウイルス学. 1 (3): 123–128. doi :10.1007/s12560-009-9020-y. ISSN 1867-0334. PMC 2837222. PMID 20234879 .
- ^ Firquet, Swan; Beaujard, Sophie; Lobert, Pierre-Emmanuel; Sané, Famara; Caloone, Delphine; Izard, Daniel; Hober, Didier (2015年6月). 「無生物表面におけるエンベロープウイルスと非エンベロープウイルスの生存」. Microbes and Environments . 30 (2): 140–144. doi :10.1264/jsme2.ME14145. ISSN 1342-6311. PMC 4462923. PMID 25843687 .
- ^ Rey, Felix A.; Lok, Shee-Mei (2018年3月8日). 「エンベロープウイルスの共通特徴と次世代ワクチンの免疫原設計への影響」. Cell . 172 (6): 1319–1334. doi :10.1016/j.cell.2018.02.054. PMC 7112304. PMID 29522750 .
- ^ Zhang, En; Ke, Yong; Ran, Weihong; Zhang, Yu; Li, Ruihang; Fang, Xinkui; Wang, Lei; Zhang, Baohong; Sun, Tao (2024-11-11). 「SARS-CoV-2免疫原送達のための安全かつ免疫原性の粘膜ワクチンプラットフォームとしてのシングルサイクルMタンパク質変異水疱性口内炎ウイルスの評価」。Advanced Science (ヴァインハイム、バーデン＝ヴュルテンベルク州、ドイツ) : e2404197. doi : 10.1002/advs.202404197 . ISSN 2198-3844. PMID 39526809.
- ^ Zheng, Ming ZM; Tan, Tiong Kit; Villalon-Letelier, Fernando; Lau, Hilda; Deng, Yi-Mo; Fritzlar, Svenja; Valkenburg, Sophie A.; Gu, Haogao; Poon, Leo LM; Reading, Patrick C.; Townsend, Alain R.; Wakim, Linda M. (2023-09-08). 「単サイクルインフルエンザウイルスワクチンは、ウイルス変異体に対して交差反応し、ウイルスエスケープ変異体を破壊する肺CD8 + Trmを生成します」。Science Advances。9 （ 36 ）：eadg3469。doi：10.1126 /sciadv.adg3469。ISSN 2375-2548。PMC 10491285。PMID 37683004。
- ^ Kim, Se-Heon; Carew, John F.; Kooby, David A.; Shields, John; Entwisle, Claire; Patel, Snehal; Shah, Jatin P.; Fong, Yuman (2000 年 9 月)。「扁平上皮癌における欠陥のある感染性単サイクルヘルペスウイルスによって伝達される複数の免疫調節遺伝子を使用した複合遺伝子治療」。Cancer Gene Therapy。7 ( 9): 1279–1285。doi : 10.1038/ sj.cgt.7700231。ISSN 1476-5500。PMID 11023201 。
- ^ レット、マーティン・ジョセフ;オッテ、フェビアン。ハウザー、デイビッド。シェーン、ヤコブ。キプファー、エンジャ・タチアナ。ホフマン、ドナタ。ハルウェ、ニコ・J.アンヘル・ブライトハウプト。ウルリッヒ、ローレンツ。トビアス・ブリツケ。ヤナ・コッホマン。コルライス、ビョルン。張岳鵬。ウルダ、ロレーナ。クミリャノビッチ、ウラジミール（2024-10-30）。 「ハムスターのシングルサイクルSARS-CoV-2ワクチンによって誘発される高い防御力と感染阻止免疫」。npjワクチン。9 (1): 206.土井:10.1038/s41541-024-00992-z。ISSN 2059-0105。PMC 11522273。PMID 39472701。
- ^ 「狂犬病ウイルス」。CDC。2017年1月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年11月7日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ウイルスエンベロープに関連するメディアがあります。
- 「ウイルスの構造」。分子発現：顕微鏡からの画像。2007年 6 月 27 日閲覧。