ウイルス複製サイクル

ウイルス複製は、ウイルスが宿主細胞を乗っ取り、新しいウイルス粒子を生成・放出する一連の順序だった段階を経て進行する。

Definition

ウイルス複製サイクルとは、ウイルスが宿主細胞に侵入し、新しいウイルス構成要素の合成を指示し、子孫ウイルス粒子を産生する一連の事象である。

Scope

本稿では、ウイルスの複製における一般的な段階、すなわち付着、侵入、脱殻、ゲノム複製と遺伝子発現、集合、放出について概説する。また、DNAウイルス、RNAウイルス、レトロウイルスの異なる複製戦略、逆転写の役割、溶菌性放出と出芽の違いについても触れる。複製は、ウイルスの生物学を定義する中心的なプロセスとして扱われる。

Core questions

• ウイルス複製サイクルはどのような段階で構成されているか？
• DNAウイルス、RNAウイルス、レトロウイルスでは複製戦略がどのように異なるか？
• レトロウイルスにおける逆転写の役割は何か？
• 新しいウイルス粒子はどのように細胞から放出されるのか？

Key concepts

• 付着と侵入
• 脱殻
• ゲノム複製と遺伝子発現
• レトロウイルスにおける逆転写
• 集合と放出

Key theories

ゲノム依存性複製戦略

ウイルスがゲノムを発現・複製し、メッセンジャーRNAを生成するために用いる経路は、そのゲノムの種類に依存するため、異なる種類のウイルスはそれぞれ異なるが予測可能な複製経路をたどる。

Mechanisms

ウイルスはまず感受性細胞上の特定の受容体に付着し、その後侵入してゲノムを放出する。ゲノムの種類に応じて、ウイルスはメッセンジャーRNAを産生し、ウイルスおよび宿主の酵素を用いてゲノムを複製する。レトロウイルスは、そのRNAをDNAに逆転写し、宿主ゲノムに組み込む。新しいゲノムとタンパク質はビリオンに集合し、細胞の溶解または膜を介した出芽によって放出される。

Clinical relevance

複製サイクルの各段階は抗ウイルス薬の標的となり、これらは付着、ゲノム複製、または成熟を阻害する可能性がある。複製戦略を理解することは、ワクチンや抗ウイルス薬の開発、およびウイルスがどのように疾患を引き起こすかを解釈するために不可欠である。

History

1970年のデビッド・ボルティモアとハワード・テミンによる逆転写酵素の発見は、レトロウイルスがRNAをDNAにコピーすることを示し、遺伝情報がDNAからRNAへしか流れないという仮定を覆し、特徴的なウイルス複製戦略を明らかにした。

Key figures

• David Baltimore
• Howard Temin

Seminal works

• baltimore1971
• madigan2018

Frequently asked questions

なぜ異なるウイルスは異なる方法で複製するのか？

ウイルスの複製戦略はそのゲノムによって形成される。ゲノムがDNAかRNAか、一本鎖か二本鎖かによって、ウイルスがどのようにメッセンジャーRNAを産生し、ゲノムをコピーしなければならないかが決まり、ウイルス群間で異なる複製経路が生じる。