宿主細胞からのウイルス集合と放出

ゲノムと構造タンパク質が合成された後、それらは新しいウイルス粒子として集合し、細胞を離れて新たな感染サイクルを開始しなければなりません。集合はゲノムをタンパク質カプシド内にパッケージ化し、エンベロープウイルスは出芽する際に脂質膜を獲得します。そして、出芽または溶解によって放出された子孫ビリオンは周囲に広がり、多くの場合、感染性を持つための成熟段階が続きます。

Definition

ウイルス集合と放出は、ウイルスゲノムのカプシドへのパッケージング、完全な（しばしばエンベロープを持つ）ビリオンの形成、および出芽または溶解による宿主細胞からの放出を含み、しばしば感染性粒子への成熟が続きます。

Scope

このトピックでは、カプシドの集合とゲノムのパッケージング、出芽によるエンベロープの獲得、粒子を切り離すためにウイルスが利用する宿主の機構、2つの主要な放出経路（出芽対細胞溶解）、およびビリオンを感染性にする成熟について扱います。これは参照および教育資料であり、臨床的ガイダンスではありません。

Core questions

• カプシドはどのように集合し、正しいゲノムはどのように選択的にパッケージングされるのか？
• エンベロープウイルスはどのように出芽し、そのためにどのような宿主機構を利用するのか？
• ウイルスはどのように細胞を離れるのか（出芽または溶解によって）、そしていつ感染性になるのか？

Key concepts

• カプシドの自己集合と対称性
• 選択的ゲノムパッケージングとパッケージングシグナル
• 出芽とエンベロープ獲得
• 膜切断のための宿主ESCRT機構の利用
• 出芽対細胞溶解による放出
• ビリオンのプロテオリシスによる成熟
• 集合部位（細胞膜、内部膜、核）

Mechanisms

構造タンパク質は、しばしば自己集合によって、明確な対称性を持つカプシドに集合し、ウイルスゲノムは、細胞核酸と区別するパッケージングシグナルを介して選択的に組み込まれます。エンベロープウイルスは、ウイルス糖タンパク質が挿入された細胞膜を介して出芽することで膜を獲得します。出芽を完了するために、レトロウイルスを含む多くのエンベロープウイルスは、通常、膜の切断を触媒する宿主のESCRT機構を利用し、新生粒子が切り離されます。非エンベロープウイルスは、通常、細胞が溶解する際に放出されます。多くのビリオンは未成熟な形で集合し、粒子を再編成する成熟段階、一般的には構造タンパク質のプロテオリシスによる切断を経て初めて感染性になります。

Clinical relevance

集合、出芽、および成熟は、抗ウイルス介入の有効な標的です。例えば、成熟プロテアーゼを阻害する薬剤は、一部のウイルスにおいて感染性粒子の産生を妨げます。この項目は、参照および教育のために、概念レベルでその生物学を記述するものであり、処方、薬剤選択、または患者管理の根拠となるものではありません。

History

古典的な研究により、多くのカプシドが規則的な対称性を持つ反復タンパク質サブユニットから自己集合することが確立されました。レトロウイルスのようなエンベロープウイルスが、出芽を完了するために細胞のESCRT機構を乗っ取るという後の発見は、ビリオンの放出を膜切断のための基本的な細胞生物学的経路と結びつけ、プロテオリシスによる成熟の認識は、新しく放出された粒子が感染する前に形態を変化させる必要がある理由を説明しました。

Key figures

• Wesley Sundquist
• Eiji Morita
• Heinrich Klug

Seminal works

• morita-sundquist-2004

Frequently asked questions

エンベロープウイルスはなぜ細胞を破裂させるのではなく出芽するのですか？

出芽により、エンベロープウイルスは糖タンパク質を持つ宿主膜で自身を包み込み、細胞を直ちに破壊することなく細胞を離れることができます。これはしばしば、細胞自身のESCRT機構を利用して新しい粒子を切り離すことによって行われます。

ビリオンの成熟とは何ですか？

多くのウイルスは、まず非感染性の未成熟粒子として集合し、成熟段階、典型的にはウイルスプロテアーゼによる構造タンパク質の切断によって粒子が再編成された後にのみ感染性になります。