新しいカプシドタンパク質ネットワークにより、マルセイユウイルス科巨大ウイルスの特徴的な内部膜構造が可能になる

Scientific Reports volume 12、記事番号: 21428 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

マルセイユウイルス科は巨大ウイルスの科であり、正二十面体の頂点の下に突起のある特徴的な内膜を示しています。 しかし、最大直径 250 nm のこのような大きな物体を、極低温電子顕微鏡でサブナノメートルの分解能で検査することは技術的に困難です。 今回我々は、マルセイユウイルス科の一種である東京ウイルスを用いた巨大ウイルスの単粒子構造解析（SPA）における1MV高電圧クライオEM（クライオHVEM）の有用性をテストし、7.7Åの分解能でカプシド構造を明らかにした。 ウイルス DNA を囲むキャプシドは主に 4 つの層で構成されていました: (1) メジャーキャプシドタンパク質 (MCP) およびペントンタンパク質、(2) マイナーキャプシドタンパク質 (mCP)、(3) 足場タンパク質成分 (ScPC)、(4) 内部タンパク質膜。 mCP は、8 つのタンパク質成分からなる新しいキャプシド格子を示しました。 正二十面体の頂点を接続するScPCは膜の突出物の形成をサポートしており、おそらく他の巨大ウイルスで報告されている巻尺タンパク質のように機能する。 MCP 三量体の上部の密度は、糖タンパク質を含むことが示唆されました。 これは、cryo-HVEM SPA では初めての試みです。 主な制限は、自動化されたデータ取得と、収集と処理のためのソフトウェア サポートが欠如しており、それによって達成可能な解決策が欠如していることであることがわかりました。 しかし、この結果は、より大きな生物学的標本の構造解析にクライオ HVEM を使用する道を切り開くものです。

「巨大ウイルス」は、物理的なサイズが非常に大きく、小さな細菌よりも大きいウイルスです1。 また、他のウイルスよりもはるかに大きなゲノム (> 100 キロベース (kb)) を持ち、他のウイルスには見られない多くの遺伝子 (> 50 個の遺伝子) を含んでいます2。 これらのウイルスの特徴の 1 つは、脂質二重層にカプセル化された二本鎖 DNA を持っていることです 3。 これらの大型 DNA ウイルスは現在、分類学的にはヌクレオサイトビリコタ門に分類されています 4 が、歴史的には核細胞質大型 DNA ウイルス (NCLDV) と呼ばれてきました。 NCLDV は、二本鎖 DNA を有し、さまざまな宿主真核生物を標的とする大型ウイルスの広大なクレードです5。 NCLDV は、アスファウイルス科、アスコウイルス科、イリドウイルス科、マルセイユウイルス科、ミミウイルス科、フィコドナウイルス科、ポックスウイルス科を含むいくつかの科と、セドラトウイルス、ファウストウイルス、メデューサウイルス、ミニヌクレオウイルス科、モリウイルス、オルフェオウイルス、パックマンウイルス、パンドラウイルス、ピトウイルスなどの未​​分類ウイルスで構成されています。エス6。 現在でも、世界中でさまざまな NCLDV が分離され、研究されています。 これらのウイルスの共通の特徴に基づいて、新しい目であるメガビラ綱が提案されています7。 NCLDV は種に応じていくつかのタイプの形状を示します2。 アスファウイルス科、アスコウイルス科、イリドウイルス科、マルセイユウイルス科、ミミウイルス科、フィコドナウイルス科、ファウストウイルス、メデューサウイルス、パックマンウイルス、およびミニヌクレオウイルス科は、正二十面体形状を示します。 ポックスウイルス科はレンガの形をしています。 セドラトウイルス、モリウイルス、オルフェオウイルス、パンドラウイルス、ピトウイルスはアンフォラ形状を示します。 サイズも異なります。 アンフォラ型のピトウイルスは巨大ウイルスの中で最も大きく、サイズは 2 μm を超えますが、実際の寸法には大きなばらつきがあります 8。 一方、正二十面体形状のミミウイルスの直径は約 500 nm (キャプシドから伸びる繊維状フィラメントは含まない) 9、既知の最も近い近縁カフェテリア ウイルスは約 300 nm です 10。 レンガ型のポックスウイルスは約 350 × 270 nm ですが、正確な寸法はさまざまです 11。 他の正二十面体ウイルスは、メデューサウイルス 12、13 で約 260 nm、イリドウイルス 14 で約 180 nm、PBCV-115 で約 190 nm です。 ASFV は約 250 nm ですが、外部膜があるため複雑です 16。

マルセイユウイルス科は、新目の NCLDV17 のファミリーであり、非常に複雑な約 360 kb のゲノムと約 250 nm の粒子サイズを持っています。 最初のメンバーであるマルセイユウイルスは、2007 年にフランス、パリの冷却塔からの水サンプルを培養することによって分離されました 18。 現在、カンヌ8ウイルス、メルボルンウイルス、マルセイユウイルス、トーキョーウイルス、ポートミウウイルス、ローザンヌウイルス、ヌーメアウイルス、インセクトマインウイルス、チュニスウイルス、ブラジルマルセイユウイルス、ゴールデンイガイマルセイユウイルスなどがこの科に属しており、A〜5系統に分類されている。 E19、20。 いくつかの研究では、ヒトにおけるマルセイユウイルス科の存在も報告されています21、22、23、24。 しかし、他の研究では証拠が示されていないため、ヒトのマルセイユウイルス感染をめぐっては論争が続いています 25,26。 系統 A27 に属するマルセイユウイルス科の 1 つであるメルボルネウイルスは、これまでに極低温電子顕微鏡 (クライオ EM) 単粒子分析 (SPA) によって解像度 26 Å で分析されています 28。 三角形分割数 T = 309 の正二十面体キャプシド、頂点直下に突き出たキャプシド内部の特徴的な内膜、および核様体内部の独特の高密度体を示しています。 トーキョーウイルスは、2016年にアジアで初めて分離されたマルセイユウイルス科であり、系統A29に分類されています。 この研究では、東京ウイルスを利用して、正二十面体マルセイユウイルス科の特徴的なカプシド構造を調査した。