ウイルス付着タンパク質と細胞指向性

感染は、ウイルスが宿主細胞に付着することから始まる。この段階は、ウイルスの粒子表面にあるウイルス付着タンパク質が細胞上の特定の分子を認識することによって媒介される。付着タンパク質とその受容体との適合性は、指向性（ウイルスが感染できる細胞、組織、宿主種）の主要な決定要因であり、ウイルスの表面タンパク質は、その構造と生物学の両方にとって中心的である。

Definition

ウイルス付着タンパク質は、感染を開始するために宿主細胞受容体に結合するビリオンの表面タンパク質である。細胞指向性とは、ウイルスが生産的に感染できる細胞、組織、宿主の範囲を指し、その大部分は付着-受容体特異性によって決定される。

Scope

この項目では、付着を媒介するウイルスの表面タンパク質（非エンベロープウイルスのカプシドタンパク質およびエンベロープウイルスのエンベロープ糖タンパク質）、細胞受容体の概念、付着-受容体特異性が細胞および宿主の指向性をどのように形成するか、そして付着タンパク質の変化が指向性をどのように変えうるかについて述べる。これは構造的および概念的な参照であり、臨床的ガイダンスを提供するものではない。

Core questions

• 宿主細胞への付着を媒介するウイルスの構造は何ですか？
• 細胞受容体とは何ですか、また特異性はどのように生じますか？
• 付着-受容体の適合はどのように指向性を決定しますか？
• エンベロープウイルスと非エンベロープウイルスで指向性が異なるのはなぜですか？
• 付着タンパク質の変化は、宿主範囲や組織指向性をどのように変化させることができますか？

Key concepts

• ウイルス付着タンパク質（抗受容体）
• 細胞受容体および共受容体
• 受容体結合特異性
• 細胞指向性
• 組織および宿主範囲指向性
• エンベロープ糖タンパク質対カプシド付着部位
• 受容体利用の変化による指向性シフト

Key theories

指向性の決定要因としての受容体特異性

ウイルス付着タンパク質と宿主受容体との適合は、ウイルスが侵入できる細胞を支配するため、受容体の分布と結合特異性は、細胞および宿主の指向性の主要な決定要因である。

細胞認識の進化的可塑性

Baranowski、Ruiz-Jarabo、Domingoは、ウイルスが受容体利用を変化させるように進化しうるため、付着特異性と指向性は固定されたものではなく、変化しうるものであり、時には宿主範囲の拡大を可能にすると主張した。

Mechanisms

ビリオンは、その表面に付着タンパク質を提示する。これらは、非エンベロープウイルスのカプシド上の露出したループまたは部位、あるいはエンベロープウイルスのエンベロープ上の糖タンパク質スパイクであり、宿主細胞表面上の特定の分子（受容体、時には共受容体）に結合する。生産的な侵入にはこの分子認識が必要であるため、ウイルスが感染できる細胞は、主に適合する受容体を発現している細胞であり、これがその細胞および組織指向性を決定し、種を超えてその宿主範囲を決定する。付着タンパク質の結合特異性を変化させる変異は、ウイルスを新しい受容体へと誘導し、それによって指向性を変化させることができ、このプロセスは適応と宿主範囲の拡大に関与している。

Clinical relevance

付着タンパク質とその受容体は、ウイルスが標的とする組織を定義し、中和抗体および侵入阻害剤の研究の一般的な対象であるため、ワクチンおよび抗ウイルス科学の関連する背景となる。この項目は、参照のための構造的および生物学的概念として付着と指向性を記述するものであり、診断や治療の推奨を提供するものではない。

History

ウイルスが特定の細胞表面受容体に結合するという認識は、20世紀のウイルス付着に関する研究を通じて発展し、20世紀後半から21世紀初頭にかけて、特定の受容体の同定と付着タンパク質の構造研究により、特異性がどのように生じるかが明確になった。MarshとHeleniusによる総説は侵入プロセスを統合し、Baranowski、Ruiz-Jarabo、Domingoは細胞認識の進化的可塑性を強調した。

Key figures

• Ari Helenius
• Mark Marsh
• Esteban Domingo
• Stephen Harrison

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• baranowski-2001

Frequently asked questions

ウイルスが感染できる細胞を決定するものは何ですか？

主要な決定要因は、細胞がウイルスの付着タンパク質が認識する受容体を発現しているかどうかです。適合する受容体を持たない細胞は、一般的に生産的に感染しないため、受容体の分布が細胞および組織の指向性を形成します。

ウイルスは感染する細胞や宿主を変えることができますか？

はい、可能です。ウイルス付着タンパク質の結合特異性を変化させる変異は、ウイルスが異なる受容体を利用することを可能にし、その組織指向性を変化させたり、宿主範囲を拡大させたりする可能性があります。このような変化は、ウイルスが適応する方法の一部です。