ウイルスは光で移動します。ほとんどは、宿主の細胞に侵入するための遺伝物質といくつかのツールだけを持っています。その後、宿主自身の機械をハイジャックして、自分自身の何千ものコピーを製造します。ここ数十年で、生物学者は、この強盗がどのように行われたかについて、より明確なイメージを得てきました。多くのウイルスは、細胞が日常の動作を制御するために送信するメッセージを抑制します。この情報干渉は、攻撃しているウイルスが必要としない一部の細胞機能をシャットダウンし、他の機能を強化します。
しかし、カリフォルニア大学サンディエゴ校の生物学者が最近報告したように、一部のウイルスはより巧妙で複雑なことを行います。科学者たちは、先天性欠損症の一般的な原因であるサイトメガロウイルスに感染した細胞を調べました。 CMV 感染は細胞メッセージをブロックしません。代わりに、コンテンツが変更されることをチームは発見しました。 Nature Structural and Molecular Biology の新しい論文で 、彼らはこれらの宿主通信における何千もの変化を詳述しており、細胞を改造するためのウイルスの囁きの扇動である可能性があります.
ここで起こっていることの重要性を理解するには、まず細胞が正常に機能する方法を考えてみましょう。全体の中心にあるのは DNA です。これは、細胞内のあらゆるものをどのように作成するかについてのコードブックの一種であり、核内でロックされ、鍵がかけられています。細胞がタンパク質を製造する必要がある場合、DNA の関連部分が転写されます。メッセンジャー RNA と呼ばれるその転写物は、核を離れ、新しいタンパク質を作るためのテンプレートとしてそれを使用する機械に向かいます.
しかし、その過程で、RNA はさまざまな方法で編集される可能性があります。処理方法について追加の指示を与えるタグを取得する場合があります。パーツが切り取られている可能性があります。エンドピースを増やしたり減らしたりして、使いやすくしたり難しくしたりできます。通常、細胞はこれらすべての戦略を用いて自身の機能を制御しています。実際、これらの RNA メッセージの変更、つまり異なるバージョンのタンパク質が異なる時期に作られることは、発生プロセスの鍵となります。同じ遺伝子を使用して、人間の胎児でタンパク質の 1 つのバージョンを作成し、成人で別のバージョンを作成することができます。
しかし、多くのものと同様に、それらのツールが敵の制御下に置かれると、話は別です。宿主の RNA メッセージを編集できるウイルスは、核に侵入することなく、ウイルスの目的に適したバージョンのタンパク質を作成できます。また、CMV はやや特異であることが知られているため、他の多くのウイルスとは異なり、ホストのメッセージを抑制しないウイルスの 1 つであるため、分子生物学者のジーン ヨーとウイルス学者のデボラ スペクターが率いる UCSD グループは、宿主の RNA に何か他のことをしていないか確認することにしました.
まず、チームはヒト細胞に CMV を感染させました。次に、感染過程のさまざまな時点で細胞によって作られた RNA を抽出しました。抽出により、核とタンパク質製造機構の間のおしゃべりの合計が明らかになりました。彼らは、健康な対照細胞と比較して、追加のタグ、変更されたエンドピースなどの編集がいくつあるかを調べました。感染の初期段階では劇的な違いは見られませんでしたが、感染した細胞が破裂して大量の新しいウイルスを放出する準備が整った後期段階では、話は別でした.
これらの細胞は、対照には見られない 2,500 を超える変化を示しました。この数は、この論文の筆頭著者であり、RNA の変化を伴う疾患を研究している UCSD の研究者である Ron Batra を驚かせました。ウイルスがそのような変更を行うことは驚くべきことではありませんが、結局のところ、目標は細胞を乗っ取ることであり、ウイルス学者はこれらの変更の個々のインスタンスについてしばらく前から知っていましたが、編集の数は驚くべきものでした.これは、一部のがんや ALS で見られるのと同じくらい、正常からの変化であると彼は言いました。 100 の変更でさえ、「セルのアーキテクチャを大幅に変更するには十分です」と彼は述べています。 「いくつかの病気では、これで細胞を殺すのに十分です。」
チームは、RNA を変化させることが知られているタンパク質を特定することによって、変化の引き金を探しました。研究者たちは、特に CPEB1 と呼ばれるものが、感染細胞に非常に高いレベルで存在することを発見しました。 CPEB1 は通常、ヒト細胞によって低レベルで作られ、その仕事は細胞の RNA を微調整することです。しかし、CMV が登場すると、CPEB1 の数はどんどん増えていきます。 CPEB1 レベルは驚くべきものであると、RNA 研究のパイオニアであるイェール大学の生化学者 Joan Steitz 氏は述べています。彼女は通常、タンパク質レベルの穏やかな変化が何か重要な兆候であるという主張に懐疑的ですが、この研究は感染細胞が通常の量の CPEB1 の 30 倍を持っていることを示している. 「つまり、これは大きい 」と彼女は強調した。 「だから、ここで何かが起こっている。」
この過剰な CPEB1 が何をしているのかを調べるために、チームは健康な細胞に CPEB1 を追加しました。これらの細胞は、感染した兄弟に見られる多くの変化を発達させました。次に、研究者は感染細胞を採取し、CPEB1 レベルを人為的に低下させました。細胞内のウイルスの数が激減し、細胞もより健康に見えました。彼らは後期感染の腫れた球根状の外観を持っていませんでした.いくつかの関連タンパク質を使用した同様の実験では、同じ効果は得られませんでした。 「ウイルスは CPEB1 を持っていない限り、ハンディキャップを負っている」と Yeo 氏は述べ、「宿主細胞に必要なレベルで」と述べた。
では、正確には、ウイルスとこのタンパク質との関係は何なのだろうか?まだ不明です。 CPEB1 は RNA を修飾することが知られています。しかし、CMV は実際に CPEB1 を使用して RNA を編集し、ウイルスに直接利益をもたらす特別なバージョンの宿主タンパク質を作るように細胞を操作しているのだろうか？それとも、ウイルスが CPEB1 のレベルを上昇させるのは、ウイルス自身の自己維持プロセスの一部としてタンパク質が必要であり、宿主に対するこれらすべての変化が副産物であるためですか?
一見すると、CMV 感染によって改変されたタンパク質の多くは細胞パッケージングに関与しているように見えます。これは、CPEB1 がウイルスの利益のために細胞を再構築している可能性があるという考えと一致しています。しかし、それが本当に正しいかどうかを調べるには、研究者は編集が正確に何であるか、宿主細胞の機能をどのように変更するかを詳しく調べる必要があります.
関連するウイルスを研究しているカリフォルニア大学バークレー校のブリット・グラウンシンガー教授は、追跡調査の可能性はたくさんあると述べた。 「彼らがフォローアップできれば、あるいは他の人が (さらに良いことに) 機械的にフォローアップして、より詳細な情報を得ることができれば、それは私たちに教えてくれるでしょう」と Glaunsinger 氏は言いました。
しかし、細胞のメッセージとそれを操作するタンパク質に注目することは有望な戦略であると、ウイルスがそのようなタンパク質をどのように使用するかを研究してきたシュタイツ氏は述べています。 「何千もの RNA 結合タンパク質があります」と彼女は言いました。 「それらはメッセンジャー RNA の生命にとって非常に重要です。」そして、その RNA がどのように解釈されるかによって、健康な細胞と病気の細胞の違いが生まれます。ウイルスの観点から見ると、これらのメッセージは細胞内を移動し、簡単に編集できるようになり、それらを変更できる無数のタンパク質が目的を達成するための主要な方法となる可能性があります。実際、UCSD チームは、CMV に関連する単純ヘルペス ウイルス 2 に感染した宿主細胞のメッセージを修正したことも発見しました。 CPEB1 はこれらのケースに関与しているようには見えませんでしたが、多くの宿主タンパク質がこれらの変化を起こすために行動を起こす可能性があります.
「これは、ウイルスが特定のタンパク質を標的にして侵入し、それ自体のウイルス RNA と宿主 RNA の両方に大きな影響を与え、ウイルス破壊計画全体の一部であるという別の例にすぎません」と Steitz 氏は述べています。 「非常に興味深いのは、さまざまなウイルスがわずかに異なる方法でそれを行うことです。」
すべての RNA 結合タンパク質がウイルスに自由に使われる可能性があるため、私たちの敵は私たちの細胞のメッセージを大幅に修正している可能性があります。 Steitz は、彼女が研究しているヘルペス ウイルスのいずれかで高レベルの CPEB1 が発生するかどうかに興味があります。これは、変化し続けるバイラル テイクオーバーのケースで従うべきもう 1 つの手がかりです。
