ウイルスの形態学
あらゆる形とサイズのウイルスは、核酸コア、外部タンパク質コーティングまたはカプシド、そして時には外部エンベロープから構成されています。
学習目標
ウイルスゲノム、キャプシド、エンベロープの関係を説明する
キーポイント
キーポイント
- ウイルスは形状に基づいて4グループに分類されます：糸状、等軸（または20面体）、包囲、頭部と尾部の各グループです。
- 多くのウイルスは、細胞膜への侵入を容易にするために宿主細胞に付着し、細胞内での複製を可能にする。
- 非包囲型ウイルスは、温度やpHの変化、一部の消毒剤に対して、包囲型ウイルスよりも抵抗力があります。
- ウイルスのコアには小さな一本鎖または二本鎖ゲノムがあり、ウイルスがホスト細胞から取得できないタンパク質をコードしています。
主要用語
- キャプシド：ウイルスの外側のタンパク質殻
- エンベロープ：膜などの包囲構造またはカバー
- 糸状：糸または糸状の形態を有する
- 等尺性：ウイルスが宿主細胞から取得できないタンパク質をコードする。 特に結晶学において）
ウイルスの形態
ウイルスは細胞性であり、細胞構造を持たない生物学的実体であることを意味します。 したがって、小器官、リボソーム、細胞膜など、細胞の構成要素のほとんどを欠いている。 ビリオンは、核酸コア、外側のタンパク質被膜（カプシド）、時には宿主細胞由来のタンパク質膜とリン脂質膜からなる外被（エンベロープ）から構成されている。 カプシドはカプソメアと呼ばれるタンパク質サブユニットで構成されている。 ウイルスはさらに酵素などのタンパク質を含むこともある。 ウイルスファミリーのメンバー間の最も明白な違いはその形態であり、その形態は非常に多様である。 ウイルスの複雑さに関する興味深い特徴は、宿主とウイルスの複雑さに相関関係がないことである。
形態
ウイルスが宿主細胞に付着している例。 KSHVウイルスは、ヒトの細胞表面のxCTレセプターに結合する。 この付着によって、後に細胞膜に侵入し、細胞内で複製することができます。
ウイルスにはさまざまな形や大きさがありますが、これらは各ウイルスファミリーで一貫しており、区別されています。 一般にウイルスの形は、糸状体、等位体（または正二十面体）、包埋体、頭部と尾部の4つのグループに分類される。 糸状ウイルスは、細長い円筒形をしている。 タバコモザイクウイルス（TMV）など、多くの植物ウイルスが糸状体である。 等容性ウイルスは、ポリオウイルスやヘルペスウイルスのように、ほぼ球形をしている。 エンベロープ型は、キャプシドの周囲に膜がある。 HIVなどの動物ウイルスはエンベロープ型であることが多い。 頭部と尾部のウイルスは、細菌に感染する。
多くのウイルスは、ある種の糖タンパク質を用いて、ウイルス受容体と呼ばれる細胞上の分子を介して宿主細胞に付着する。 これらのウイルスにとって、付着は後に細胞膜に侵入して、細胞内で複製を完成させるための必要条件である。 ウイルスが利用する受容体は、通常、細胞表面に存在する分子であり、それ自体が生理的な機能を持っている。
全体として、ビリオンの形とエンベロープの有無は、ウイルスがどんな病気を引き起こすか、どんな種に感染するかについてほとんど教えてくれないが、それでもウイルスの分類を始めるには有用な手段である。 大腸菌に感染するT4バクテリオファージは、最も複雑なビリオンの一つであり、宿主細胞に付着するための尾部とDNAを格納する頭部構造を有している。 アデノウイルスは、ヒトの呼吸器疾患を引き起こす非エンベロープ型動物ウイルスで、カプソメアから突き出た糖タンパク質のトゲを利用して宿主細胞に付着する。 ポリオ（ポリオウイルス）、足底疣贅（パピローマウイルス）、A型肝炎（A型肝炎ウイルス）なども非エンベロープ型ウイルスである。 ウイルスの形には、複雑なものと比較的単純なものがあります。 この図は、比較的複雑な3つのウイルスを示している。バクテリオファージT4は、DNAを含む頭部と宿主細胞に付着する尾部繊維を持ち、アデノウイルスは、カプシドのトゲを使って宿主細胞に結合し、HIVは、その外皮に埋め込まれた糖タンパクを使って宿主細胞に結合している。 ウイルスのエンベロープに埋め込まれた糖タンパク質は、宿主細胞に付着するために使用される。 その他のエンベロープタンパク質には、エンベロープを安定化させるマトリックスタンパク質があり、しばしば子孫ウイルスの集合に関与している。 水痘、インフルエンザ、流行性耳下腺炎などは、エンベロープを持つウイルスによって引き起こされる病気の一例である。 エンベロープが脆弱なため、エンベロープを持つウイルスよりも温度やpHの変化、一部の消毒剤に対して耐性がある。
核酸の種類
DNAを遺伝物質とするほぼすべての生物とは異なり、ウイルスはDNAまたはRNAのどちらかを使用することができる。 ウイルスのコアには、ゲノムまたはウイルスの全遺伝子が含まれています。 ウイルスのゲノムは小さい傾向があり、ウイルスが宿主細胞から得ることができないタンパク質をコードする遺伝子だけを含んでいる。 この遺伝物質は、一本鎖または二本鎖の場合がある。 また、線状または円状であることもある。
DNAウイルスでは、ウイルスDNAが宿主細胞の複製タンパク質に指示して、ウイルスゲノムの新しいコピーを合成し、そのゲノムをウイルスタンパク質に転写・翻訳させる。 DNAウイルスは、水痘、B型肝炎、ヘルペスや性器いぼなどの性病など、人間の病気を引き起こします
RNA ウイルスには、遺伝物質としてRNAだけが含まれています。 宿主細胞内でゲノムを複製するために、RNAウイルスは、宿主細胞ではできないRNAをDNAに複製する酵素をコード化している。 このRNAポリメラーゼ酵素は、DNAポリメラーゼに比べてコピーミスを起こしやすいため、転写の際にしばしばミスを犯す。 このため、RNAウイルスはDNAウイルスに比べて変異が起こりやすい。 そのため、宿主に対してより迅速に変化・適応していく。 RNAウイルスが引き起こすヒトの病気には、C型肝炎、麻疹、狂犬病などがある
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