ウイルスが他のウイルスと戦うために遺伝子を利用する方法が判明

Tokyoウイルスは特定の遺伝子を道具として利用することが、カリフォルニア大学サンディエゴ校の新しい研究で明らかになりました。これまで、科学者たちはゲノムの中で生存に関係がないと思われるいくつかのDNA部分を無視していました。これらのDNA部分は「利己的遺伝子要素」と呼ばれ、宿主に役立つことなく自身のコピーを作成するためだけに存在しているようでした。

生物科学学部の研究者たちは、DNA要素が単なる自己利益のためだけの存在ではないという新たな証拠を発見した。この研究は「Science」誌に発表され、地球上で最も一般的なウイルスであるバクテリオファージ内の遺伝要素を調査した。その結果、これらの要素「モバイルイントロン」がウイルスが他のウイルスとより効果的に競争するのに役立つことを明らかにした。

研究の主な発見には以下の点が含まれています：

• 移動性イントロンは競争相手であるファージの増殖能力を妨げます。
• この利点は、単一の細菌細胞を共通宿主とするファージ間で見られます。
• エンドヌクレアーゼという酵素は、競合するファージのDNAを切断します。
• このエンドヌクレアーゼにより、ライバルが子孫を組み立てて増殖する能力が妨げられます。

バークホルツ博士後期研究員であるエリカ・バークホルツ氏がこの研究の共同筆頭著者として、遺伝的要素が宿主生物に利益をもたらすことを示したのは今回が初めてだと述べています。これらの要素は常に自己中心的とは限らず、この発見はさまざまな生命形態におけるゲノムの進化を理解するのに役立ちます。

数年前、科学者たちは自己中心的に見える遺伝的要素に気づきましたが、それらが生存や繁殖においてどのような役割を果たすのかは解明できませんでした。新たな研究では、2つのウイルスが同じ細菌細胞に感染し競争する様子を調べました。研究者たちは、1つのウイルスが酵素を使って、もう一方のウイルスのゲノム中の重要な遺伝子を切断することを発見しました。この切断により、もう一方のウイルスの増殖が難しくなります。

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「このファージ由来の酵素が、ウイルスに優位性をもたらします」とバークホルツは述べました。この発見は、ウイルスがどのように競争するかにおいて重要です。「分子レベルでの働きを今は理解しています」と生物学の大学院生で論文の共同第一著者であるチェイス・モーガンは言います。「これにより、分子レベルでの対立が生じます。」

これらの結果は重要です。なぜなら、ファージウイルスは抗生物質が効かない感染症の治療に使われるからです。医師たちは、異なるファージの組み合わせを利用してこのような感染症と戦います。新しい情報は、これらの治療法の改善に役立つ可能性があります。一部のファージが利己的な遺伝要素を持っていることを理解することで、なぜいくつかのファージの組み合わせが期待通りに機能しないのかを科学者たちが解明する手助けとなります。

生物科学のジョー・ポリアーノ教授は、この研究のファージが嚢胞性線維症に関連する細菌感染症の患者を助けることができると述べています。これらのファージがどのように競合するかを理解することで、ファージ療法の改善が期待されます。

この論文は、エリカ・バークホルツ、チェイス・モーガン、トーマス・ラフリン、レベッカ・ラウ、エイミー・プリチャード、サハナ・ランガラジャン、ガブリエル・メサ、ジナ・リー、エミリー・アームブルスター、セルゲイ・スースロフ、キット・ポリアーノ、ジャスティン・メイヤー、エリザベス・ビラ、ケビン・コーベット、ジョー・ポリアーノによって執筆されました。研究の資金は、ハワード・ヒューズ医学研究所、アメリカ国立衛生研究所、および国立科学財団から提供されました。キット・ポリアーノとジョー・ポリアーノ両教授は、Linnaeus Bioscience Inc.に経済的利害を持っており、そこから収入を得ています。