初めて可視化。インフルエンザウイルスが細胞に侵入する方法

    初めて可視化。インフルエンザウイルスが細胞に侵入する方法 1

    ワシントン大学の研究者たちが、インフルエンザのウイルスが細胞の中に侵入していく様子を初めて可視化しました。

    Kelly Leeさん率いる研究チームが高性能電子顕微鏡を使って映し出したのは、膜融合の過程です。膜融合とは、2つの別々の生物学的存在がひとつへと融合すること。今回の研究ではインフルエンザウイルスと、小さな脂質の小胞(リポソーム)が使われています。リポソームは、このタイプの電子顕微鏡が細胞をそのまま使うには適さないとのことで、細胞膜の代わりに使われました。Journal of Virology最新号で発表されたその結果を見てみましょう。

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    image: Kelly Lee Lab

    青:融合プロセス初期、ヘマグルチニンのスパイクタンパク質が相手の膜をつかみ、ウイルスと標的との間に橋を形成する。

    黄色:ヘマグルチニンのタンパク質がヘアピン状の構造へと折り直され、2つの膜を引き寄せる。

    緑:2つの膜はきつくドッキングされ、融合機構のすべてが外縁に押し当てられている。

    白いスケールバーは50ナノメートル

    「ウイルスの融合機構は、標的の膜障壁をコントロールすることで穴をあけ、ゲノムの積み荷を細胞内にばらまきます。我々は、この過程のさまざまな段階を画像にしました」とLeeさんは語ります。

    このプロセスは数段階に分けることができます。まずインフルエンザウイルスは、複数の短いペプチド断片を投げます。これは言ってみればグラップリングフックのような役目を果たします。ペプチド断片は標的の膜をつかみ、その構造を変化させて、お互いの膜をきつく締め合わせます。

    ウイルスは標的に寄り添い、互いに接する面が大きくなるようにします。そしてこの接面が開き壊され、ウイルスがリポソーム内部に入るための穴となります。そしてウイルスはゲノムの積み荷をそこへ運び入れ、新たな感染を生むのです。

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    ウイルスと膜の間に穴が開いているところ Image: Kelly Lee Lab

    「つまり、これらのウイルスはトリガーに反応し、トランスフォーマーみたいに自らの構造を変化させるナノスケールの機械を進化させていったのです」とLeeさん。「ナノスケールで、生物学的スケールの、とても小さな機械が手術を行なうんですよ」

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    インフルエンザウイルスの画。青いスパイクのある外のレイヤーが標的となる細胞につかみかかる部分 Image: CDC

    研究者たちは、フルサイズの本物の細胞をウイルスが攻撃し侵入する際にもこれとまったく同じプロセスが起こるといいます。膜を持つすべてのウイルス(例えば、インフルエンザ、ヘルペス、HIV、はしか、エボラ)も似たような分子レベルの機械を備えています。これを使って膜障壁を破り、細胞に侵入していくのです。

    抗体はこの機械を標的にし、機械が元の場所から動けないようにすることで、ウイルスは構造を変化させられなくなり、ほかの細胞と結びつくことができなくなるのです。

    Leeさんはこの研究が抗体の研究に役立つだけでなく、精子-卵子の受精や神経シナプスのシグナルの過程など、他の重要な生物学的機能のさらなる理解へとつながることを望んでいます。

    Top image: Kelly Lee Lab

    source: Journal of Virology

    George Dvorsky - Gizmodo US[原文

    (abcxyz)