ウイルスは宿主細胞の機構に依存してタンパク質を生産しますが、一部の巨大ウイルスはゲノム内にこのツールキットの重要な部分をコードしており、宿主細胞に独自のタンパク質をより多く生産するように指示することができます。この発見は、巨大ウイルスが生物と無生物の境界を曖昧にするという感覚をさらに強める。

巨大ウイルスは、英国のブラッドフォードで発見された謎の微生物がアメーバに感染する「ミミウイルス」として初めて特定された2003年以来、生物学者の注目を集めている。一部の細菌は通常の細菌よりも大きく、複雑な形状を示し、数百の遺伝子を含んでいます。

これらの遺伝子の一部は、遺伝情報をタンパク質に変換するステップである翻訳のための機構のコンポーネントをコードしています。細胞では、翻訳はリボソームと呼ばれる構造によって実行され、開始複合体と呼ばれる分子集合体によって開始されます。

巨大ウイルスが同等のシステムを持っているかどうかを判断するために、ハーバード大学医学部のマックス・フェルズらは、感染したアメーバの内部で何が起こっているのか、そして感染が始まった後にミミウイルスが宿主の機械をどのように操作するのかを調べた。

研究チームは感染細胞からリボソームを単離し、それに関連するウイルスタンパク質を同定した。 「これは、それらが私たちが探していた要素である可能性があることを示す最初の兆候でした」とフェルズは言います。

次に、ウイルス複合体をコードする遺伝子を変更された DNA 配列で置き換え、ウイルスが対応するタンパク質を生成できなくなるようにしました。これにより、ウイルスの生産が最大 100,000 分の 1 に減少し、新たな感染性粒子の形成が大幅に減少しました。

総合すると、これらの発見は、ウイルス複合体が感染中に宿主のタンパク質合成機構の方向を変え、ウイルスの構造タンパク質が確実に大量に生成されることを示唆している。実験では、通常は宿主細胞のタンパク質合成を低下させる、栄養欠乏や酸化ストレスなどの過酷な条件下でもこれが可能であることが示されている。

この発見は、進化上の深い疑問を引き起こします:これらのウイルスはどのようにしてそのような能力を獲得したのでしょうか?巨大ウイルスは絶滅した細胞生命体の子孫であると考える研究者もいますが、宿主から遺伝子を盗んだ普通のウイルスとして誕生したと考える研究者もいます。

「巨大ウイルスは進化の過程で真核生物の宿主から広範囲の細胞機構を獲得した」と、この研究には関与していないバージニア工科大学のフランク・エイルワード氏は言う。遺伝子交換は移行中に起こる可能性があり、長い進化の時間にわたって、自然選択によって有利な遺伝子が維持される可能性があります。

最大のウイルスの多くは、アメーバなどの単細胞生物とその内部環境を乗っ取るため、多細胞宿主の比較的安定した組織よりも大きく変動する可能性があります。したがって、タンパク質合成に対する柔軟な制御を維持することで、選択的な利点が得られる可能性があるとエイルワード氏は言う。

この研究では、大きな疑問も未解決のまま残されています。ミミウイルスのゲノムは約 1000 個のタンパク質をコードしていますが、そのほとんどの機能はまだ不明です。たとえば、これらのウイルスが 1 回の感染サイクル中にタンパク質の生産をどの程度正確に調節するかはまだ明らかではありません。

「ウイルスは長い間、生命システムの進化において受動的な存在であると考えられてきました」と日本の京都大学の緒方裕之氏は言う。 「この研究は、巨大ウイルスが生命の領域全体で安定に保存されている分子システムを再構築する可能性があることを示しています。」