ウイルスの性質の特異性は何ですか? ウイルスの一般的な特徴。 ウイルス性疾患の病因 ウイルスの性質とその研究
ちょうどサンフランシスコで開催された米国臨床腫瘍学会の年次総会で、これまで癌を患ったマウスでのみ発見されていたウイルスを前立腺癌患者の組織内で発見したという科学者らによるセンセーショナルな報告があった。 そして、ウイルスがわかっているので、抗腫瘍薬の作り方もより明確になっています。 ちなみに、がんのウイルス性理論は、1940年代にソ連の科学者レフ・ジルバーによって実証されました。
さらに、このウイルスは、特定の遺伝的欠陥を持つ患者の組織でのみ発見されました。
研究共著者であるクリーブランド・クリニックのエリック・クライン博士は、「ウイルスがこの病気の直接の原因だと言っているわけではない。しかし、この刺激的な発見は、前立腺がんの研究にまったく新しい道を指し示すものである」と述べた。
研究者らは、マウスウイルスがどのようにして人体に侵入するのかまだ分かっていないが、遺伝的に受け継がれる可能性があると示唆している。 カリフォルニア大学のクライン博士と同僚のジョー・デリシ博士は、「遺伝子チップ」技術を使用しました。 同様の診断書は、ロシア科学アカデミー分子生物学研究所のロシアの科学者によって作成されました。 デリシ氏は、2万種類の既知のウイルスの遺伝物質の特徴的な部分を特別なプレート上に配置した。 クライン氏は、前立腺がん患者から採取した 86 個の組織サンプルを彼に提供しました。 DNA サンプルがそれらから抽出され、チップ上に配置されました。 変異遺伝子が検出された患者20人のDNAはマウスオンコウイルスのDNAと一致した。 突然変異とは、体内に侵入したウイルスを破壊する酵素の生成をコードする遺伝子の重複です。
二重遺伝子を持つ男性は、これらの酵素の生成が著しく少ないことが判明しました。 正常な遺伝子を持つ患者66人のうち、ウイルスが検出されたのは1人だけだった。 科学者たちは、ウイルスの存在と前立腺がんとの関係を明らかにするために、数百人の病気の人や健康な人を検査する予定だ。
アメリカの科学者の発見は、20世紀の40年代にレフ・ジルバーによって定式化された癌のウイルス発生理論のもう一つの実際的な裏付けとなる。
レフ・ジルバーは科学界に半世紀先駆けて、刑務所内でガンの起源に関する理論を作成した
レフ・ジルバーの息子で学者のレフ・キセレフがイズベスチヤの質問に答える。
レフ・アレクサンドロヴィッチが40年代に収容所で彼の理論を作成したことが知られています。 しかし、ウイルス仮説は以前にも表明されたことがありますか?
がんのウイルス性に関する最初の仮説は、20 世紀初頭に表明され、その中には同胞のイリヤ・メチニコフも含まれていました。 しかし、レフ・ジルバーは、時代をはるかに先取りした包括的なウイルス発生理論を定式化しました。
- しかし、同時代の人たちは新しい理論を受け入れませんでしたか？
そうです、彼は20年間、自分が正しいことを独力で証明してきました。 この理論の最初の実験的確認が現れたのは 60 年代になってからでした。 チェコスロバキア遺伝学研究所のチェコ人ヤン・スヴォボダ氏の研究によって多大な支援が提供されました。彼はまだ存命です。
-今日、レフ・アレクサンドロヴィッチの正しさについて疑問はありませんか？
今日、すべてのがんの最大 25% がオンコウイルスの関与によって発生すると考えられています。 これは、特に慢性 B 型および C 型肝炎ウイルスによって引き起こされる肝臓がんと子宮頸がん (ヒトパピローマウイルス) で証明されています。 乳がん、胃がん、その他の病気はウイルスの関与なしには発生しないという示唆があります。 動物の腫瘍はすべてウイルスによって引き起こされることも証明されています。 「がんはゲノムの病気である」という父の言葉は、当時はゲノムの解読が信じられないほど遠いものだったため、預言的であることが判明しました。
偉大な科学者、聡明な男
レフ・ジルバーは1894年にプスコフで生まれた。 医学部を卒業した後、彼はモスクワとバクーで働き、ソ連のペスト撲滅に参加し、この病気のウイルスがダニによって伝染することを示唆するダニ媒介性脳炎の理論を発展させた。 彼は不条理な容疑で二度投獄された（1937年から1939年と1940年から1944年）。 彼の兄で作家のヴェニアミン・カヴェリンと、「ソビエト・ペニシリン」の開発者として知られる元妻ジナイダ・エルモリエワは、彼の釈放を求めて無私無欲に戦った。 この兄弟は、何百万人もの人々に愛されたカヴェリンの物語「二人の船長」のサーニャ・グリゴリエフの原型となったことが知られています。 小説「オープンブック」はエルモリエワに捧げられています。
ジルバーは刑務所内で科学「シャラシュカ」で実験を行い、ガンの起源に関する理論を作り上げた。 ネズミやネズミは捕虜に捕らえられ、タバコで代金を支払った。 ジルバー氏は、腫瘍発生のメカニズムを研究し、ウイルスが健康な細胞に侵入すると、その遺伝的基盤を変化させ、その結果、細胞が体の制御を超えて妨げられずに分裂し始める、これが腫瘍が発生する仕組みであるという結論に達した。 レフ・アレクサンドロヴィッチは、1945年に彼の理論に関する最初の記事を私たちの新聞に掲載しました。 同じ年に、このテーマに関する彼の単行本が出版されました。
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ウイルスはロシアの植物学者D.I.によって発見されました。 イワノフスキー (1864 – 1920) は 1892 年にタバコの葉のモザイク病を研究していた。 「ウイルス」という用語は、1898 年にオランダの科学者 M. ベイエリンク (1851 – 1931) によって初めて提案されました。
現在、約 3,000 種類のウイルスが知られています。
ウイルスの大きさは 15 ～ 350 nm の範囲です (糸状のものの長さは 3,000 nm に達するものもあります。1 nm = 1 · 10–9 m)。 それらのほとんどは光学顕微鏡（超顕微鏡）では見ることができず、その研究は電子顕微鏡の発明後にのみ可能になりました。
他のすべての生物とは異なり、ウイルスには細胞構造がありません。
成熟したウイルス粒子（つまり、細胞外、休止状態） ビリオン) 構造は非常に単純です。1 つまたは複数の核酸分子で構成されています。 芯ウイルスとタンパク質の殻 (キャプシド)- これらはいわゆる 単純なウイルス.
複雑なウイルス（例えば、 ヘルペスまたは インフルエンザ) さらに、カプシドタンパク質と核酸には追加の成分が含まれています。 リポタンパク質 膜(エンベロープ、宿主細胞の原形質膜から形成されるスーパーキャプシド)、さまざまな 炭水化物そして 酵素(図3.1)。
酵素は、ウイルス NK の細胞への浸透と、結果として生じるビリオンの環境への放出を促進します ( ノイラミニダーゼミクソウイルス、 ATPアーゼそして リゾチーム一部のファージなど）、またウイルス NK（さまざまな 転写酵素そして レプリカーゼ).
タンパク質の殻核酸をさまざまな物理的・化学的影響から保護し、細胞内の酵素の侵入を防ぎ、核酸の破壊を防ぎます（保護機能）。 また、キャプシドには感染細胞の受容体に相補的な受容体が含まれています。ウイルスは厳密に定義された範囲の宿主に感染します（機能を定義します）。
ビリオン多くの植物ウイルスと多くのファージは、 螺旋タンパク質のサブユニット（カプソメア）が軸の周りにらせん状に配置されているキャプシド。 たとえば、VTM ( タバコモザイクウイルス) は直径 15 ～ 17 nm、長さ 300 nm までの棒状です (図 3.2.)。 そのキャプシドの内部には、直径 4 nm の中空チャネルがあります。 TMVの遺伝物質は、 米。 3.2.
タバコモザイクウイルスの構造。
らせん状キャプシドの溝には一本鎖 RNA がぎっしりと詰まっています。 のために ビリオンらせん状のキャプシドを持ち、タンパク質含有量が高い（90 ～ 98%）のが特徴です。
多くのウイルスのビリオンのカプシド (たとえば、 アデノウイルス, ウイルス ヘルペス, 黄色のウイルス カブのモザイク– VZhMT) は対称多面体の形状をしており、ほとんどの場合は二十面体 (12 の頂点、20 の三角形面、および 30 のエッジを持つ多面体) です。 このようなカプシドは呼ばれます アイソメトリック(図3.3)。 このようなビリオンでは、タンパク質含量は NK と比較して約 50% です。
ウイルスには常に 1 種類の核酸 (DNA または RNA) が含まれているため、すべてのウイルスは DNA 含有と RNA 含有に分けられます。 ビリオン内の核酸分子は、直鎖状 (RNA、DNA) または環状 (DNA) の場合があります。 さらに、これらの核酸は 1 本の鎖または 2 本の鎖で構成されます。 ウイルスNKは3～200個の遺伝子を持っています。
ウイルスの核酸は、両方の酸 (DNA と RNA) の機能、つまり遺伝情報の保存と伝達、およびタンパク質合成の制御を組み合わせています。
ウイルスとは異なり、すべての細胞生物には両方のタイプの核酸が含まれています。
細菌ウイルスはより複雑な構造を持っています – バクテリオファージ(図3.4)。 それらは、頭部と尾部（桿体と鞘、基底板と突起フィラメント）で構成されています。 長い NA 分子 (RNA または DNA) は、バクテリオファージの頭部 (タンパク質の殻) の内側でらせん状に折り畳まれています。
ウイルスには以下のものもあります ウイロイド– 自身のタンパク質をコードしない（キャプシドを欠く）低分子量（短い）一本鎖環状 RNA である感染性病原体。 それらは多くの病気の原因物質です。
に
で
米。 3.4.
バクテリオファージの構造。 プロセスのスレッド
科学者たちは、ウイルスは約30億年前に生物の核酸から生じたと考えている (原核生物)タンパク質の殻を合成し、細胞内で分裂（二重、複製）する能力を獲得した遊離断片をゲノムから単離した結果として。 新しいタイプのウイルスは依然として細菌のゲノムから形成されていると考えられています。 真核生物(核、色素体、ミトコンドリア) .
自然界では、ウイルスは非常に重要です。ウイルスは遍在し、あらゆるグループの生物に影響を及ぼし、さまざまな病気を引き起こすことがよくあります。
1000以上の病気が知られている 植物ウイルス（RNAを含む）によって引き起こされます。 最も一般的なものはさまざまです 壊死(死んだ組織の領域)、 モザイク（植物器官の斑点、斑点、縞）、柔組織の損傷、葉緑体の数の減少、師部の破壊など。 葉にしわが寄ったり、小さくなったりするのが観察されます。 ウイルスは植物の成長を阻害し、収量の減少につながります。
VZhMT – カブイエローモザイクウイルス、VTM – タバコモザイクウイルス、VKKT – トマトドワーフブッシュネスウイルス。
一部の品種（斑入り）のチューリップの花に縞模様が現れるのもウイルスが原因ですが、花栽培者はこれらのチューリップを特別な品種として偽って販売しています。
U 動物ウイルス（DNA および RNA を含む）は、次のような病気を引き起こします。 口蹄疫（牛の場合） 狂犬病(犬、キツネ、オオカミの場合)、 粘液腫症(ラットの場合) 肉腫、白血病そして ペスト（鶏の場合）など。 非常に多くの場合、人々は（感染した動物との接触を通じて）これらの病気に感染します。
U 人ウイルスは次のような病気を引き起こします。 天然痘(痘瘡ウイルス) 豚(パラミクソウイルス)、 インフルエンザ(ミクソウイルス)、 呼吸器系 病気(ARI; ライノウイルス RNA-)、 感染性肝炎, ポリオ(乳児麻痺、ピコルナウイルス)、 狂犬病, ヘルペス, エイズ(ヒト免疫不全ウイルス - HIV)。
インフルエンザ -人類の生命に危険をもたらす、周期的な世界的流行の形で現れる唯一の感染症。 インフルエンザ ウイルスの感染特性 (気道の粘膜に影響を与える) は、他のウイルスと同様、ウイルス エンベロープの特定のタンパク質に依存し、ウイルス エンベロープの特定のタンパク質は、組換えや突然変異の結果として常に変化します。 したがって、人間はまだインフルエンザウイルスに対する免疫を獲得していないため、新型インフルエンザウイルスは新たな流行を引き起こします。
したがって、1968/69年の冬には、米国で5,000万人の感染者が登録されました。 香港風邪一方、7万人が死亡した。 1918/1919年の流行は地球全体を襲い、3つの波に分かれて発生し、2,000万人の命を奪いました。
ウイルスは抗生物質に対して感受性が低いため、ウイルス性疾患の治療は困難です。 幸いなことに、多くの場合、免疫システムが感染のさらなる拡大を制限します。
人間や動物の多くのウイルス性疾患は、次の方法で予防できます。 免疫– ウイルスに対する免疫を獲得できる予防ワクチン接種を実施します。
ウイルスは、微生物研究（バイオテクノロジー、遺伝子工学）において人間によって広く使用されています。 作物の害虫を防除するためにウイルスを使用することが可能です。
アメリカでは 綿球ウイルスの助けを借りて効果的に戦います。 この制御方法は実質的に無害です。ウイルスは、原則として種特異的です（つまり、特定の種類の生物のみに影響を与えます）。
また、例えば、 イネ壊死モザイクウイルス稲の成長を阻害します。 しかし、他の植物、例えば、 ジュート（バッグやロープの粗い繊維の供給源）、このウイルスの影響を受けると、健康なときよりもよく成長します。 科学者たちはまだこの現象を説明できません。
バクテリオファージは、病原性のものを含む細菌に感染します（細菌に侵入して積極的に破壊します）。 したがって、これらを使用して多くの感染症を予防および治療し、病原性細菌と戦うことが可能です。 ペスト、腸チフス、コレラや。。など。
講義1
ウイルスの性質、起源、構造。
モジュール 1
モジュールの統合された目的
このモジュールの包括的な目標は、ウイルスの性質、起源、ウイルス粒子の構造と形態、対称性の種類、ウイルスの化学的性質など、ウイルスの基本的な特性を学生に理解させることです。 この情報は、生殖およびウイルスの病因形成の過程で発現されるウイルスの生物学的本質をさらに理解するための理論的基礎となるはずです。 このモジュールは 3 つの講義で構成されており、その内容によって設定された目標を解決することができます。
ウイルスの性質
ウイルスの発見の時から現在に至るまで、ウイルスの性質に関する考え方は大きく変化してきました。
D.I.イワノフスキーと当時の他の研究者は、ウイルスを一般的な微生物群から分離することを可能にするウイルスの2つの特性、すなわち濾過性とすべての人工栄養培地中で複製できないことを強調しました。 後に、濾過可能な形態のバクテリアとマイコプラズマが人工栄養培地で増殖し、最大のウイルス（ヒトおよび動物の天然痘ウイルス）に近いサイズであることが発見されたため、これらの特性は絶対的なものではないことが判明した。
しかし、統合が起こらずウイルスゲノムが自律状態にある場合でも、ウイルスゲノムと細胞ゲノムとの競合によって感染が発生する。
ウイルスのユニークな特性には、他のすべての細胞や生物の複製方法 (二分裂、出芽、胞子形成) とは大きく異なる複製方法が含まれます。 ウイルスは増殖せず、その再生産は分離的（分離）再生産と呼ばれます。これは、ウイルス成分（核酸とタンパク質）の合成とその後の集合と形成の空間（細胞領域）と時間の不一致を強調します。ビリオンの。
上記に関連して、ウイルスとは何か、生物か無生物か、生物か非生物かについて、何度も議論が巻き起こってきました。 もちろん、ウイルスは他のすべての生命形態の基本的な特性、つまり繁殖能力、遺伝、変動性、環境条件への適応性を備えています。 それらは特定の生態学的ニッチを占めており、地球上の有機世界の進化の法則の影響を受けます。 したがって、40年代半ばまでに、ウイルスは最も単純な微生物であるという考えが発展しました。 これらの見解の論理的発展は、細胞外のウイルス個体を表す「ビリオン」という用語の導入でした。 しかし、ウイルスの分子生物学の研究が発展するにつれて、ウイルスを生物として考えるという考えに矛盾する事実が蓄積され始めました。
独自のタンパク質合成システムの欠如、選言的な生殖様式、細胞ゲノムとの統合、サテライトウイルスと欠陥ウイルスの存在、複数の再活性化と相補の現象 - これらすべては、の考えにうまく適合しません。生物としてのウイルス。 この考えは、プラスミド、ウイロイド、スクレイピー病原体などのウイルスのような構造に目を向けると、さらに意味を失います。
プラスミド（別名 - エピソーム、エピウイルス）は、細胞によって複製される分子量数百万の二本鎖環状 DNA です。 それらは原核生物で初めて発見され、その存在は抗生物質に対する耐性などの細菌のさまざまな特性と関連しています。 プラスミドは通常、細菌の染色体と関連していないため（多くのプラスミドは組み込み可能ですが）、遺伝の染色体外因子と考えられています。
プラスミドは真核生物（酵母や他の真菌）でも発見されており、さらに高等動物の通常のウイルスもプラスミド、つまり独自のタンパク質を持たず細胞の DNA 合成酵素によって複製される環状 DNA の形で存在する可能性があります。 特に、ウシパピローマウイルスおよびシミアンウイルス 40 (SV-40) はプラスミドの形で存在する可能性があります。 ヘルペスウイルスが細胞培養中に存続すると、このウイルスのゲノムの一部のみを構成する環状 DNA であるプラスミドが形成されることがあります。
ウイルスに関連するのは、1972 年に T.O. ダイナーによって発見された病原体であるウィロイドです。これは一部の植物に病気を引き起こし、通常の感染性ウイルスと同様に伝染する可能性があります。 これらを研究したところ、これらは環状スーパーコイルRNAの比較的小さな分子であり、数個の300～400ヌクレオチドから構成されていることが判明した。 ウイロイド複製のメカニズムは完全には明らかではありません。
最後に、ヒツジにおける亜急性伝染性海綿状脳症の原因物質である病原体スクレイピーについて言及する必要がある。 おそらく、同様の物質が動物や人間に他の形態の海綿状脳症を引き起こし、これは神経細胞の進行性破壊に基づいており、その結果、脳は海綿状（海綿状）構造を獲得します。 スクレイピー病原体はタンパク質の性質を持っており、プリオンという特別な名前さえ付けられました（タンパク質性感染性粒子-タンパク質感染性粒子という言葉から）。 このタンパク質は誘導因子であると同時に、自律的になり制御を逃れた（「狂った」）何らかの細胞遺伝子の産物であると考えられています。
サテライトウイルスや欠陥ウイルス、プラスミド、ウイロイド、さらにはスクレイピーエージェント（遺伝子）を含むすべてのウイルスには、それらを結び付ける共通点があります。 それらはすべて、それらの影響を受けやすい動物、植物、原生動物、菌類、細菌の細胞内で機能し、複製できる自律的な遺伝構造です。 どうやら、これがウイルスの王国の概要を説明するための最も一般的な定義のようです。 定式化された定義に基づくと、ウイルスは生物ではありませんが、それでもユニークな生命形態であり、したがって地球上の有機世界の進化の法則に従います。
ウイルスの起源
ウイルスの起源についてはさまざまな仮説が立てられています。 一部の著者は、ウイルスは細菌や他の単細胞生物の退行進化の極端な発現の結果であると信じていました。 退行進化の仮説では、ウイルスの遺伝物質の多様性、ウイルスの非細胞組織、選言的な生殖様式、およびタンパク質合成システムの欠如を説明できません。 したがって、現時点では、この仮説はかなり歴史的な重要性を持っており、大多数のウイルス学者によって共有されていません。
2番目の仮説によれば、ウイルスは古代の前細胞生命体であるプロトバイオントの子孫であり、細胞生命体の出現に先立って生物学的進化が始まりました。 この仮説は、最初の仮説が解決できなかったのと同じ問題を説明していないため、現在、大多数のウイルス学者によって共有されていません。
3番目の仮説は、ウイルスが自律的になった細胞の遺伝要素から進化したことを示唆していますが、これらの要素のどれがウイルスにこれほど多様な遺伝物質を生じさせたのかは明らかではありません。 皮肉にも「走る遺伝子」仮説と呼ばれたこの仮説は、最も多くの支持者を得ていますが、ウイルス内の遺伝物質の形態の存在を説明していないため、それが発現された元の形ではありません。鎖 DNA、二本鎖 RNA）、細胞内に存在しない、カプシド形成、2 つの対称性の存在など。
ウイルスは確かに細胞の遺伝要素の派生である可能性がありますが、細胞生命体の出現と進化とともに発生し、進化しました。 いわば、自然は、ウイルス上で考えられるすべての遺伝物質の形（さまざまな種類の RNA と DNA）を試し、最終的にその標準的な形、つまり細菌から人間に至るすべての細胞形態の生物に共通する二本鎖 DNA を選択しました。 一方で、自律的な遺伝子構造を持つ一方で、細胞外で発生することができないウイルスは、数十億年の生物学的進化の過程で非常に多様な発生経路をたどってきたため、個々のグループが連続的に関連することはありません。お互い。 どうやら、ウイルスのさまざまなグループは歴史的に異なる時期に、細胞のさまざまな遺伝要素から発生したため、現在存在するウイルスのさまざまなグループは多系統の起源を持っています。つまり、それらは単一の共通の祖先を持っていません。 しかし、遺伝暗号の普遍性はウイルスにも当てはまり、ウイルスも地球の有機世界の産物であることがわかります。
進化におけるウイルスの役割
特殊な生命体であるウイルスは微生物ではないため、ウイルス学は微生物学の分野ではなく、独自の研究対象と独自の研究方法を持つ独立した科学分野です。
ウイルスの性質と起源
インフルエンザウイルスの抗原変異性とその研究の側面。
インフルエンザ ウイルスの効果的な弱毒化変異体を取得する解決策は、その抗原特性の独特の可塑性と変動性によって妨げられています。 ほぼ毎年、さまざまな間隔でインフルエンザが世界的に流行します。 近年、パンデミックを引き起こす感染症はA型インフルエンザウイルスであり、その3型それぞれの抗原変化を解析したところ、AO型からA型への抗原組成の変化が徐々に起こり、A1型から移行することがわかった。 A2まではシャープでした。
1957 年に新しい血清学的タイプ A2 が自然界に出現したことが記録されて以降、わずかな変化はあったものの、しばらく安定しているように見えました。 しかし、すでに 1964 年にはそれらは重要になり、香港での流行の後、ウイルスは非常に劇的に異なっていたため、新しい抗原性の A 型が出現したと考えられていました。ウイルスの進化の過程で、表面タンパク質の抗原特性が変化しただけではありませんでした。だけでなく、他の特徴もあります。 1971年から1972年の流行中に分離されたインフルエンザウイルス株は、それまでに流行していた株とは対照的に、その生殖活性とノイラミニダーゼ活性を著しく増加させ、ウイルスの熱安定性を急激に高め、マウスにウイルス血症を定期的に引き起こす能力を獲得した(Zakstelskaya et al., 1969) ;ソコロフ、ポドチェルニャエワ、1975）。
以前は B 型ウイルスが比較的安定していたとすれば、1967 年以降は継続的に変化が続いています (誠八郎、光男、1974)。 1974 年 4 月から 5 月にかけて、インフルエンザ ウイルスの新型株が分離されました。このうち B/香港 15/72 は新しい変異株、その他は新旧の中間型と考えられ、データを修正することができました。 B型インフルエンザウイルスの抗原安定性を調べ、新しい血清型の出現を示唆しています。
したがって、A 型と B 型の抗原性の重要な変化の全体像が浮かび上がってきます。これは、当然のことながら、インフルエンザの問題に取り組んでいる科学者の注目を集めています。 集団内に強力な免疫が存在しても、インフルエンザウイルスにそのような大きな抗原変化を引き起こすことはできないため、ヒトと動物のインフルエンザウイルスの間、およびヒトと鳥のウイルスの間で起こる組換えの周期性についての仮説が提唱されました。 この仮説を立てたところ、インフルエンザは自然に豚、馬、七面鳥、鶏、アヒル、アジサシに影響を与えることが判明し、このリストは増え続けています。 彼らの血清にはヒトインフルエンザウイルスに対する抗体が含まれています。 インフルエンザウイルスゲノムの断片化は種内だけでなく種間の組換えの可能性を決定するので、これは驚くべきことではありません。
ノイラミニダーゼとヘマグルチニンを分取的に分離することで、個人の特性間の関係を詳細に分析できる可能性が広がります。 一部の研究者(Webster a.o.、1973; Gorev et al.、1974)は、組換えウイルスが赤血球凝集素と同時に病原性を獲得することに注目している。 特定のヘマグルチニンとノイラミニダーゼを備えた一連の組換え体があります。
現在、世界中の多くのウイルス研究室がインフルエンザの流行を研究し、ヒトのインフルエンザとの抗原関係を分析しています。 この方向への取り組みはWHOによって調整され、促進されています。 この問題は複雑であるため、解決には曖昧なアプローチが必要になります。 この問題に対する他のアプローチを並行して探索することは、代替手段として考慮されるべきではありません。
40 ～ 50 年代に、免疫動物の体内でウイルスが通過する間に抗原性変異が出現することが実験的に証明されました (Archetti、Horsfoll、1960)。 これらの変化は非常に持続的であり、ウイルスは卵内での連続継代および免疫血清の非存在下でも新しい抗原特異性を維持した。 さらに、免疫を受けていない健康な動物の体内をインフルエンザウイルスが長期間通過すると、その生物学的特性が変化します。 例えば、K. Paucker (1960) は、PR8 株の継代中に、元のウイルスとは抗原的に異なり、他のタイプのインフルエンザウイルスとは似ていないウイルスを長期間にわたって受け取りました。 著者は、継代 103 代から 107 代の間に変異体が形成され、その後元のウイルスと置き換わったと考えています。 同様のデータが K. Zgozelska et al. (1973) によって提供されています。
ここでは、ウイルスを含むあらゆる集団の発展の基本法則の現れが見られます。集団の遺伝子プールは時間の経過とともに変化します。一方で、個々の遺伝子を含む生物の絶滅の結果として遺伝子プールは枯渇し、その一方で、新しい遺伝子を生み出す突然変異により富化されます。
S. Fazekas de Sent Groth、C. Hannoun (1973) の「免疫プレス」下 (つまり、免疫血清の存在下) でのインフルエンザ A ウイルスの自然発生的抗原性変異体の選択に関する研究により、階層的順序を再現することが可能になりました。それぞれの種類のウイルス。 さらに、彼の結論はすべて、横断的なRZGAの指標に基づいていました。 抗体の助けを借りて得られた後期突然変異体の選択に関する実験で、彼は流行株の選択の自然なプロセスを再現することができました。 彼はまた、抗体と抗原の相互作用の簡単なモデルを提案しました。 著者は、ウイルスのタンパク質殻の抗原領域を、ウイルスの表面を越えて突き出た少数のアミノ酸タンパク質鎖の形で提示した。 概略的には、それは異なる長さと幅の歯を備えたフォークのように見え、対応する抗体は歯の一部またはすべてを補う空洞です。 したがって、抗血清と関連抗原との接触は相同抗原の除去をもたらし、非相補的領域を有する抗原、すなわち変異体が集団内に残ることになる。
この図は、1940 年代に登場した抗原と抗体の相互作用と抗体生合成理論に関する免疫学の基本原理の論理的展開を表しています。 これらの研究によれば、抗体の活性グループは、抗原の決定グループの配置に加えて追加の配置を有する。 オブジェクトがその鏡像に関連するため、これらのグループは相互に関連すると仮定されました。 K. Landsteiner (1946) は、タンパク質分子とさまざまな低分子化合物を複合化して得た人工抗原を用いた実験を行い、この抗原の特異性はタンパク質に結合した少数のグループによってのみ決定できることを示しました。 抗体は、抗原が抗体の形成を刺激したものと芳香環内のメチル基の位置、またはヒドロキシルの空間的位置のみが異なる場合、抗原を「認識」しません (Boyd 1969)。
したがって、ウイルスの抗原変異性の問題に戻ると、このプロセスにおける抗体の選択の役割を述べることができます。 ウイルス集団の中で変異粒子がどのように発生するかは、インフルエンザウイルスの進化を理解するために答えなければならない質問の 1 つです。
どのウイルス集団にも、外部または内部要因の作用の結果として生じる自然発生変異体が含まれています。 獲得した特性によっては、突然変異体が生殖において有利になり、集団内で優勢になる場合があります。 場合によっては、変異体の出現に決定的な役割を果たした要因を特定することが可能です。 1918 年のパンデミックは、インフルエンザの問題を扱う研究者にとって最大の関心事です。なぜなら、そのウイルスは人間にとって非常に病原性が高かったからです。 このウイルスの遡及的分析により、一部の研究者は、1930年に分離された豚インフルエンザウイルスが豚ウイルスの抗原に関連した抗原を持っているため、このパンデミックが引き起こされたと考えるようになった。 別の観点によると、ウイルスの活動の増加は、第一次世界大戦中、つまりインフルエンザの大流行の波の前に使用されたマスタードガスの影響下での変異粒子の出現によって引き起こされます(Blashkovich 1966)。 実際、マスタードガスは非常に強力な生物学的に活性な化学物質です。 その変異原性活性は、C. Auerbach と T. M. Robson (1946) によって初めて示されました。 同時に、マスタードガスが染色体に直接的な変異原性作用を及ぼすことも判明した。 その後、マスタードガスがウイルスや細菌に突然変異を引き起こす可能性があることが判明しました。 したがって、化学的および物理的要因が発生のあらゆる段階で生物対象の遺伝子変化を引き起こす可能性があることを考慮すると、突然変異誘発剤としての役割の可能性を排除することはできず、ウイルスも明らかに例外ではありません。
自然条件下で突然変異誘発物質として作用する可能性のある因子には、薬理学的薬物が含まれます。 催奇形性活性と薬物分子の化学構造との関係を分析した研究があります。 微生物でも、薬剤耐性変異型が広範囲に出現する同様の現象が観察されます。 インフルエンザの流行期にウイルスが体内で増殖すると、患者は合成化合物である薬を服用します。
抗ウイルス剤は、核酸の合成を選択的に抑制できる場合、つまり遺伝装置と直接接触する場合にのみ、非常に有効であることが知られています。 どうやら、インフルエンザウイルスゲノムの特殊性により、化学物質の純粋な抗ウイルス効果と変異原性効果の間の境界線を簡単に越えてしまうようです。
AO 血清型に属するインフルエンザ ウイルスの抗原特異性に対する化合物の影響を研究した我々の実験では、スーパーミュータジェンのクラスの一部の化合物が相同血清型を超えない変化を引き起こす可能性があることが示されました。 特に、ニトロソアルキル尿素の最初の 2 つの代表は、この形質の突然変異を誘発しました (Chulanova, 1968; Akhmatullina et al. 1974)。 我々は、提案した RZGA の修正を使用しました。これにより、係数 Ap を確立し、それに基づいて、野生ウイルスと変異ウイルスの抗原特異性の違いの程度を決定することができました。
多数の化合物を用いた実験により、その中には抗原特異性に基づく突然変異において活性を示す別の薬剤である 1,4-ビス-ジアゾアセチルブタンが明らかになりました。 また、イムノプレス法も使用しました。変異原への曝露後、ウイルスを相同血清の存在下で継代しました。 未修飾のウイルス粒子を相補抗体で中和し、誘導された変異体に対する選択条件を作り出しました。 得られた抗原変異体は、野生ウイルスおよび変異ウイルスに対する血清との交差反応試験および沈殿反応で研究され、顕著な抗原変化が示されました。
したがって、大規模な化合物セットを使用して誘導変異体のさらなる実験的研究を行うことで、研究中の問題に関する情報が得られるでしょう。
インフルエンザ。 治療と予防。
インフルエンザは、上気道の急性感染症です。 インフルエンザはそれ自体危険ですが、他の慢性疾患の経過を悪化させ、心血管系、中枢神経系、消化器官、腎臓などに重篤な合併症を引き起こします。インフルエンザは子供と高齢者にとって最も危険です。 インフルエンザの蔓延の速度、病気の重症度、合併症の頻度、そして場合によっては死亡することなどすべてを考慮すると、インフルエンザの予防が特に重要になります。 スポーツや体操に携わる人は、インフルエンザウイルスにさらされる可能性がはるかに低くなります。 インフルエンザ ウイルスには、A、B、C など、いくつかの種類が知られています。 環境要因の影響により、その数は増加する可能性があります。 インフルエンザに対する免疫は短期間かつ特異的であるため、1 つの季節に病気を繰り返す可能性があります。 統計によると、毎年人口の平均 20 ～ 35% がインフルエンザに罹患しています。
感染源は病人です。 軽度のウイルスに感染している患者は、適時に隔離せず、仕事に行ったり、公共交通機関を利用したり、娯楽の場所に行ったりするため、ウイルスの拡散者として最も危険です。
この感染症は、会話、くしゃみ、咳、または家庭用品を介した空気中の飛沫を介して、病気の人から健康な人に伝染します。
インフルエンザの潜伏期間は1～12時間から3日間続きます。 病気は急性に始まります：体温が38〜400度に急激に上昇し、悪寒、頭痛、骨と筋肉の痛み、全身の衰弱。 喉の痛みや痛み、味覚や嗅覚の障害が発生します。 12〜24時間後に鼻水が現れます。
この温度は1〜3日間、場合によっては6〜7日間持続します。 原則として、最初の週の終わりまでに気温は正常に戻ります。 適切な治療とケアを行えば、7～9 日で回復します。
インフルエンザが疑われる場合は、患者を隔離して寝かせる必要があります。 これは医師が到着する前に行う必要があります。 インフルエンザの病原体は外部環境では非常に不安定であり、酸素や消毒剤の影響で簡単に破壊されることを考慮すると、部屋を定期的に換気する必要があります。 少なくとも 1 日に 1 回は、漂白剤、ホルムアルデヒド、ソーダ、クロラミン、洗濯石鹸を使用して部屋をウェットクリーニングしてください。
患者は個別の料理を用意する必要があります。 患者の食器や茶器は熱湯と重曹で洗うか、5% クロラミン溶液で処理する必要があります。 患者の下着やベッドリネンは石鹸液で煮沸することにより体系的に消毒することが義務付けられています。
医師が処方したすべての薬は、特別に指定された場所に保管する必要があります。 薬に加えて、病気の全期間中、蜂蜜またはレモン入りのお茶、クランベリージュース、温かい牛乳、果物や野菜のジュースなど、水分をたくさん飲むことをお勧めします。 食べ物はカロリーが高くなければなりません。 医師の指示には厳密に従わなければなりません。 自己投薬は受け入れられません。 薬は医師の処方箋がなければ服用できません。 抗生物質とスルホンアミドには特に注意が必要です。これらはインフルエンザウイルスには作用しません。許可なく不正確な用量で摂取すると、アレルギー反応を引き起こす可能性があります。 しかし、痛みなく使用できるのは、足湯、からし絆創膏、玉ねぎ、ニンニクです。 タマネギとニンニクに含まれるエッセンシャルオイルは肺から放出され、粘液の分泌を増加させ、それによって呼吸器疾患の場合に喀痰を容易にします。
医療機関には、主に生ワクチンや防御タンパク質を含む特別な血清など、多くの特定の抗インフルエンザ薬も用意されています。 導入されている薬剤はインターフェロンとオキソリン軟膏です。
硬化、バランスの取れた食事、新鮮な空気、慢性疾患のタイムリーな治療は、風邪、特にインフルエンザの予防に役立ちます。
ウイルス（ラテン語から）と考えられています。 ウイルス- 毒） - 問題だけをもたらす厄介なもの。 しかし、これは重大な間違いです。 ウイルスは、生きた自然の主要な創造者であり、その進化の原動力です。
ウイルスが細胞から「逃げた」という仮説に対する主な反論の 1 つは、ウイルスの遺伝子システムが細胞の遺伝子システムよりもはるかに多様であるという事実です。 知られているように、細胞生物は二本鎖 (線状または環状) DNA ゲノムのみを持っています。 そして、ウイルスのゲノムは、一本鎖と二本鎖の両方の RNA 分子または DNA 分子、線状または環状で表すことができます。 逆転写を使用するシステムもあります。 したがって、レトロウイルス (たとえば、一部のオンコウイルス、HIV) およびパラレトロウイルス (B 型肝炎ウイルス、カリフラワー モザイクなど) では、ゲノム DNA 鎖の 1 つが RNA テンプレート上で合成されます。 ウイルスは、細胞生物とは異なり、遺伝情報を保存および発現する理論的に可能なすべての方法を実装します。
ウイルスが細胞に由来すると考えることに対する 2 番目の重要な議論は、細胞生物には存在しないウイルス遺伝子が多数存在するということです。 細胞生物はウイルスから進化しただけでなく、遺伝物質の重要な部分をウイルスから受け継いでいます（そしてこれからも受け継ぎ続けます）。 この点で特に興味深いのは、内因性ウイルス (細胞のゲノムに組み込まれた RNA または DNA ウイルスのゲノムの一部) であり、その中ではレトロウイルスに由来する遺伝子が優勢です。 哺乳類は、ゲノムの半分以上をウイルスやウイルスに最も近い親戚、つまりプラスミドやトランスポゾンなどの「利己的な」遺伝要素から受け継いだと考えられています。 したがって、ウイルスは人間の共同親です。 多くの場合、ヒトゲノム内に多数存在する内在性ウイルスの遺伝子配列は変化し、タンパク質をコードしなくなります。 そのような配列が細胞遺伝子の制御に関与していると信じる十分な理由がありますが、その具体的な生物学的機能は不明なことが多いです。 しかし、私たちは重要なことを知っています。たとえば、ある内因性レトロウイルスのエンベロープ遺伝子によってコードされるタンパク質シンシチンは、胎盤形成中の細胞融合に必要です。 これは、人間も有胎盤動物も、この内因性ウイルスがなければ生まれないことを意味します。 もう一つ重要な例があります。 内因性ウイルスの 1 つのゲノムの構成要素が、中枢神経系の一部の領域でプロリン デヒドロゲナーゼの発現を制御していることが判明しました。 この酵素は人間の脳の進化において重要な役割を果たした可能性があります。 突然変異の結果としてこの酵素の発現が妨害されると、統合失調症などの精神疾患が発生します。 ウイルスとその近縁種は、ある生物から別の生物への細胞遺伝子の水平伝達にも重要な役割を果たします。
しかし、進化における重要な役割にもかかわらず、ウイルスは人間、動物、植物の病原体として最もよく知られています（ちなみに、ウイルスが最初に発見されたのはこれが理由です）。 次に、ウイルスの病原性の性質について話します。 ウイルス（特に真核生物ウイルス）は、宿主に危害を加えたい、ましてや宿主を殺したいという特別な「欲求」を持っていません。 そして多くの場合、ウイルスは細胞と非常に平和的に友好的に共存します。 なぜこれほど多くのウイルスがこれほど有害なのでしょうか? 通常の説明は、感染細胞の病状はその資源（物質的および構造的）の「略奪」によって引き起こされ、ウイルスはそれを自らの複製の必要性に向けるというものである。 しかし、最大の害は、宿主の悪意のある保護行為やウイルスの繁殖に直接関係しないウイルスの保護活動によって発生する可能性があります。
防御と防御のメカニズム
感染した細胞の主な防御機構は何ですか? これらは自然免疫の構成要素です。RNA の分解 (ウイルスおよび細胞)、タンパク質合成の阻害 (ウイルスおよび細胞の両方)、自己破壊 (アポトーシスおよびその他の種類のプログラムされた死)、そして最後に炎症です。 実際、多くのウイルスは、ウイルスが引き起こす炎症（脳炎、肺炎など）により、このようにしてその存在を発見しました。 細胞は自身の代謝や構造を破壊することでウイルスと戦いますが、その防御機構は通常、自己損傷を引き起こすものです。 ポリオで死亡する人（罹患する人は1％未満）は、感染症と闘いながら自殺したと言えるでしょう。
細胞の防御に応答して、ウイルスは防御を発達させるために進化し、ウイルスと細胞の間で軍拡競争が起こります。 これらの薬剤は主に、細胞の防御反応の根底にある一般的な代謝プロセスに向けられています。 これもまた、細胞の RNA とタンパク質の合成の阻害、細胞内インフラストラクチャと細胞輸送の破壊、抑制、または逆に、プログラムされた細胞死を引き起こすアポトーシスやその他のメカニズムの開始です。 したがって、ウイルスの防御戦略は多くの点で細胞の防御行動と似ています。 比喩的に言えば、レスラーは同じテクニックを使用し、同じ目標を達成します。 たとえば、ウイルスタンパク質の合成を抑制する細胞はインターフェロンを使用し、その形成を抑制するために、ウイルスは細胞内のタンパク質合成を抑制します。 状況に応じて、どちらかが有利になります。 病理への主な寄与はウイルスそのものの再生産ではなく、細胞防御とウイルス防御の間の対立であることが判明した。 植物病理学では、「耐性」という概念が古くから存在していました。つまり、病原性ウイルスは感染した植物内で痛みを伴う症状を引き起こすことなく活発に増殖することができます。
以下では主に RNA ウイルスについて説明します (これはより単純な例です)。 RNA ウイルスは細胞内に侵入すると、どのようにしてその存在を明らかにするのでしょうか? そして、細胞はウイルスが侵入したことをどのようにして知るのでしょうか? 細胞がこれを「理解」する主な特徴はウイルスの二本鎖RNAであり、原理的には感染していない細胞でも形成されますが、そのような量や場所では形成されません。 場合によっては、細胞はウイルスの一本鎖 RNA も認識し、場合によっては (はるかに頻度は低いですが) ウイルスのタンパク質も認識します。 ウイルス RNA の認識が非特異的であることが重要です。二本鎖 RNA を「感知」すると、細胞はウイルスが侵入したと「考える」かもしれませんが、どちらがウイルスであるかはわかりません。 RNA は 2 種類のセンサーによって捕捉されます: トール様センサー (英語から) 有料のようなそして彼から。 通行料金- 注目すべき) 受容体と特殊な RNA ヘリカーゼ。 これらには、インターフェロンの形成を含む、転写レベルでの多くの保護機構が関与しています。 さらに、ウイルス RNA は「エグゼキューター」である二本鎖 RNA 依存性プロテインキナーゼ PKR によって認識されます。PKR は一部の翻訳開始因子をリン酸化し、それによってタンパク質合成を阻害します。 オリゴアデニル酸シンテターゼ (OAS) は、RNA を切断する RNase L を活性化します。 RNA 干渉システム。RNA の分解とその翻訳の中断を引き起こします。
ウイルスは非特異的なものとして認識されるため、細胞はその「意図」を知ることができません。 そして一般的に、考えられるあらゆるウイルスに対して、個人の生来の防御システムを考え出すことは不可能です。 これは、細胞が標準的な技術でのみウイルスと戦うことができることを意味します。 したがって、その防御行動は多くの場合、既存の脅威に不釣り合いです。 しかし、細胞の防御反応がこれほど非特異的であるなら、なぜ異なるウイルスが依然として異なる病気を引き起こすのでしょうか? まず、各ウイルスは特定の生物体の特定の種類の細胞にのみ感染します。 これは、細胞に浸透するには、細胞に「適した」細胞受容体と相互作用する必要があるという事実によるものです。 さらに、ウイルスの繁殖には、特定の細胞内環境が必要です（特定の細胞タンパク質が必要になることがよくあります）。 第二に、細胞の防御反応は標準的なものですが、ウイルスの防御反応は標準的な細胞機構に向けられているにもかかわらず、主に個別的です。
植物では、RNA 干渉は抗ウイルス機構として非常に重要な役割を果たしています。 二本鎖 RNA はウイルス RNA (細胞がウイルスの存在を学習する重要な要素) から形成されます。 RNA干渉システムの構成要素であるダイサー酵素（この二本鎖RNAを長さ21～25ヌクレオチド対の断片に切断する）と、RNA-タンパク質複合体RISCの関与により、最終的に一本鎖の短いRNA断片が生成されます。形成されました。 ウイルス RNA とハイブリダイズすると、ウイルス RNA の分解または翻訳の阻害が引き起こされます。 この保護機構は効果的ですが、ウイロイドの例で明らかなように、細胞自体に損傷を与える可能性があります。 これらは植物病原体であり、タンパク質の殻で覆われていない短い（数百ヌクレオチド）環状の一本鎖 RNA 分子です。 ウイロイドはタンパク質をコードしませんが、感染した植物に重篤な症状を引き起こす可能性があります。 これは細胞が自分自身を保護しているために起こります。 結果として生じるウイロイド二本鎖 RNA は、RNA 干渉システムのすべての構成要素にさらされ、その結果、ウイルス RNA ではなく細胞 RNA とハイブリダイズする一本鎖 RNA 断片が形成されます。 これは、その分解と病気の症状の発症につながります。 しかし、多くの植物ウイルスは、RNA 干渉を妨げるさまざまなタンパク質をコードしています ( RNAサイレンシングのウイルスサプレッサー - VSR）。 それらは、ウイルス RNA の認識と切断を阻害するか、RISC 複合体の形成と機能を抑制します。 したがって、これらの VSR タンパク質は生理学的に重要な (ウイルス以外の) RNA 干渉機構を破壊し、病理学的症状を引き起こす可能性があります。
セキュリティタンパク質
ウイルス、特にピコルナウイルス、低分子 RNA を含む病原体の防御は、このようなタンパク質の働きに大きく依存しています。 この大きなグループには、特にポリオ、A型肝炎、口蹄疫などの病原体が含まれます。これらのウイルスの特徴は、まれな例外を除いて、そのタンパク質が単一のポリタンパク質の形で合成されることです。その後、どの個々の成熟タンパク質が形成されるか。 その中には 3 つのグループが区別できます。 1つ目は重要なタンパク質で構成されます。重要なタンパク質であり、機能が固定されており、ウイルスの複製を直接保証します。ウイルスゲノムの複製に必要なRNA依存性RNAポリメラーゼです。 ウイルスのタンパク質の殻を形成するカプシドタンパク質。 ポリタンパク質を成熟タンパク質に変換するプロセスに関与するプロテアーゼ。 VPgタンパク質（ ウイルスタンパク質ゲノムの結合- ゲノムに結合したウイルスタンパク質）RNA 分子合成のプライマーとして機能します。 ヘリカーゼはすべてのピコルナウイルスが持つ非常に貴重な酵素ですが、その役割はあまり明らかではありません。 2 番目のグループには、重要なタンパク質も含まれますが、「補助的な」働きをするもの、つまり疎水性「ガイド」タンパク質 2B および 3A です。 それらは重要なタンパク質を目的地に導き、ウイルスの繁殖に最適な細胞内環境を作り出すのに役立ちます。 3 番目のグループには、30 年前に私たちの研究室で発見されたリーダータンパク質 L とタンパク質 2A が含まれます。 私たちはそれらを「セキュリティ」タンパク質と呼びました（ 安全- 安全）。 これは、ピコルナウイルスの特殊な防御「武器」です。 一般に、これら 3 つのクラスのタンパク質はすべて、細胞の防御機構と戦うことができます。 しかし、キータンパク質とガイドタンパク質は、その構造と機能が対応しなければならない他の重要な役割を担っているため、この仕事をパートタイムで行っています。 その結果、彼らの防御能力は、基本的な作業を実行する必要性によって制限されます。 しかし、「セキュリティ」リスは、その専門分野でフルタイムで働きます。進化は、特に「セキュリティ」のためにリスを「雇いました」（後に、一部のリスは別のことを「学ぶ」ようになりました）。 彼らは任務を遂行するために必要なあらゆる組織を備えることができます。
セキュリティタンパク質の最も重要な機能の 1 つは、セキュリティタンパク質が感染細胞の運命の決定に関与することです。 その死にはさまざまな選択肢がありますが、最もよく知られている 2 つの主なメカニズムは壊死とアポトーシスであり、これらは形態学的および生化学的特徴が異なります。 壊死が起こると、細胞は溶解し、その内容物が細胞間空間に流れ出します。 アポトーシス中、細胞の表面にははっきりと目に見える突起が形成され、DNA はヌクレオソーム断片に分解され、最終的に細胞は原形質膜に限定された個々のアポトーシス小体に断片化されます。 細胞がどの程度正確に死滅するかが非常に重要です。 壊死が起こると、防御炎症が発生しますが、ウイルスは細胞から出て広がります。 アポトーシスが発生すると、ウイルスの拡散は制限され、通常は炎症反応は起こりません。 感染細胞の死は、原則として、ウイルスの増殖を制限する自己犠牲の行為です。
私たちは、ピコルナウイルス、特にポリオウイルス（ポリオウイルス）の感染が細胞のアポトーシス プログラムを引き起こすことを発見しました。 これは古典的な経路の 1 つで、シトクロムがミトコンドリアから放出されるときに起こります。 cそして、タンパク質分解酵素であるカスパーゼのカスケードが活性化されます。 しかしその一方で、ウイルスには抗アポトーシス機構、つまり細胞のアポトーシス反応を抑制する能力があることが判明しました。 したがって、ポリオウイルスまたは脳心筋炎ウイルス（ピコルナウイルスも）に感染したHeLa細胞は、壊死の兆候を示して死にます。 しかし、抗アポトーシスの「武器」をオフにする（ウイルスタンパク質の合成を抑制する）と、細胞はアポトーシス（自己犠牲）によって死滅します。 どちらのウイルスでも、「セキュリティ」タンパク質がそのような武器として機能します。 しかし、脳心筋炎ウイルスではこの役割は L タンパク質によって演じられ、ポリオウイルスでは 2A タンパク質が果たします。 リーダータンパク質には酵素活性がありませんが、2A タンパク質はプロテアーゼです。 これらには構造的にも生化学的にも共通点はありませんが、両方とも異なる分子機構に基づいた抗アポトーシス効果を持っています。
ピコルナウイルス セキュリティ タンパク質のもう 1 つの防御機構は、核 - 細胞質間輸送の破壊です [10-12]。 我々は、これらのウイルスに感染すると、核膜の透過性が増加し、細胞質と核の間の高分子の活発な交換が破壊されることを示しました。 そして、細胞構造が損傷すると、ウイルスと戦うための制御機構を作動させることができなくなります。 ポリオウイルスでは、セキュリティタンパク質 2A が、核孔の構成要素であるヌクレオポリンを加水分解することにより、核 - 細胞質間の輸送を妨害します。 そして、脳心筋炎ウイルスのリーダータンパク質が機能し、ヌクレオポリンのリン酸化の細胞カスケードに影響を与えます[,]。
「セキュリティ」タンパク質の防御機能は、他の形で現れることもあります。 したがって、カルディオウイルス (脳心筋炎ウイルスを含む) の L タンパク質とエンテロウイルス (ポリオウイルスを含む) の 2A タンパク質は、インターフェロンの形成を阻害します。 そして、その作用は口蹄疫ウイルスのLタンパク質やポリオウイルスの2Aタンパク質によって阻害されます。 ただし、ピコルナウイルスの「セキュリティ」タンパク質は重要ではありません。 ウイルスを生存させることなく、両方のガーディアンを除去したり、ガーディオウイルスに大きな欠失を引き起こすことができます（カルディオウイルスの L タンパク質、A 型肝炎ウイルスの 2A タンパク質、およびカルディオウイルスの場合のように）。
相互武装解除
ウイルスの「セキュリティ」タンパク質が不活化されると、細胞に対してどのような影響が生じるでしょうか? 一方で、自然細胞免疫の防御機構に対するウイルスの感受性が高まります。 しかしその一方で、自傷行為や自殺行為も増加することになる。 細胞とウイルスの防御機構を同時にオフにするとどうなるでしょうか? 私たちは、メンゴウイルス (脳心筋炎ウイルスの一種) と HeLa 細胞の間の相互作用の例を使用して、この状況を研究しました。 野生型ウイルスに感染すると、すぐに壊死して死んでしまいます。 そして、ウイルスが部分的に無力化される（リーダータンパク質が不活化される）場合、HeLa 細胞は少し長く生存し、壊死ではなくアポトーシスによって死にます。 相互防御力が低下すると (カスパーゼを阻害する化合物によって細胞内のアポトーシスが停止され、ウイルスのリーダータンパク質が不活化されます)、2 倍の時間が経過した後でも、細胞の感触は、そうでない場合に比べて大幅に良くなります。武装解除された。 そして、ウイルスの防御だけがオフになったか、細胞の防御も同時に除去されたかに関係なく、ウイルスの複製（ダイナミクスと収集の両方）はまったく同じように進行しました。 深刻な病理学的損傷（いわゆる細胞変性効果）をまだ受けていない細胞では、すでに大量のウイルス粒子が形成されている可能性があることがわかっています。 したがって、ウイルスの増殖に細胞損傷は必要ありません。 したがって、病気の症状を軽減することを目的とした抗ウイルス療法の効果的な戦略は、ウイルスと細胞の両方の防御を同時に抑制することである可能性があります。
プログラムされた死
私たちのこの一連の実験は、ウイルスによって引き起こされる壊死の性質をより深く掘り下げる機会も提供しました。 ウイルスによる細胞の死、あるいは公共の利益のために死んだほうが得策であると細胞が判断した場合の自殺（自己犠牲）とは何でしょうか？ 以下の場合は壊死性病変が発生する可能性があります。
- 細胞膜（その透過性が増加し、「水疱」が形成されます）、
- 細胞質（微小管とマイクロフィラメントの変化）、
- 核（縮小、変形、クロマチンの凝縮）、
- 代謝活性 (NADH 依存性の還元反応、生存率の変化)。
アポトーシスがオフになると (化学的カスパーゼ阻害剤の添加により)、ウイルスのリーダータンパク質が機能しているかどうかに応じて、さまざまな壊死変化が起こります。 たとえば、それが不活化された場合、細胞の膜透過性は変化せず、浸透圧バランスの不均衡に関連する「水疱」は現れず、その他の多くの壊死性病変は発生しません。 この効果について考えられる説明の 1 つは、L タンパク質が異なる細胞コンパートメント内の複数の標的に作用するということです。 しかし、このタンパク質は小さく、酵素活性がないため、その直接の標的ははるかに小さい可能性が高くなります。 私たちは、リーダータンパク質が細胞の運命を制御する1つまたは複数の重要な細胞要素に作用し、その結果、壊死プログラムが開始され、これがリストされた病理学的変化のほとんどの原因であると仮説を立てています。 したがって、細胞を壊死的に殺すのはウイルスではなく、細胞自体が自殺する（自己犠牲行為を行う）ことになります。 この観点は、アポトーシスに加えて、壊死に似たネクロトーシスを含む、生理学的に重要な種類のプログラムされた（細胞ゲノムにコード化された）細胞死が他にも多数存在するという新しい考え方と一致しています。
したがって、ウイルス感染中の細胞の自己犠牲は、ネクロトーシスまたはアポトーシスとして現れる可能性があります。 ネクロトーシスは、ピコルナウイルスの場合に限らず、ウイルス感染に対する細胞の防御反応である可能性があります。 どちらのメカニズムがウイルスにとってより有益であるかは、条件によって異なります。 その抗防御効果は、細胞ゲノムにコードされているメカニズムの「経路変更」の形で現れる可能性があることがわかりました。 これは重要な (ただし唯一ではない) 防御方法であり、ウイルスの病原性の主要なメカニズムの 1 つです。 ウイルス誘発性のアポトーシスとネクローシスのプログラムは相互に競合します。 私たちは、HeLa 細胞がポリオウイルスに感染すると、最初にアポトーシスが活性化され、その後アポトーシスが抑制されて壊死経路が開始されることを示しました。 したがって、細胞がウイルスに感染すると、細胞内で多くの保護作用が活性化され、その中にはプログラムされた死をもたらす2つの自殺機構、アポトーシスと壊死が存在する。 そして、これらの経路間で競合が発生します。一方の経路を抑制すると他方の経路が活性化され、その逆も同様です。 そして、これらすべては、細胞タンパク質、ウイルスタンパク質（主に「セキュリティ」タンパク質）、および外部要因によって制御されています。
軍拡競争
細胞には防御機構があり、ウイルスにも防御機構があるので、当然、両者の間で軍拡競争が起こります。 セキュリティタンパク質の非保存的な性質は、セキュリティタンパク質が特定の宿主の防御機構に対抗するように適応していることを示唆しています。 したがって、その変化には「安全」タンパク質機能の喪失が伴い、その結果、宿主の防御反応が増加する可能性があります。 これは「新型」の特別な病原性を説明できる（ 新しく登場した- 新興）ウイルス。 このように、インフルエンザウイルスは低病原性でほぼ無害な野鳥の腸内ウイルスです。 人に感染すると、スペイン風邪、鳥インフルエンザ、豚インフルエンザが発生する可能性があります。 SARS ウイルスはコウモリにとって比較的安全ですが、人間の場合は高い死亡率を伴う重篤な急性呼吸器症候群を引き起こします。 最後に、HIV (より正確にはその祖先) はサルにとっては実質的に無害ですが、人間ではエイズの原因となります。 これらのウイルスが新しい宿主に移動するときに新たな病原性因子を開発しないことが非常に重要です（単純に、細胞への侵入を確実にするためのいくつかの突然変異の結果、ウイルスはヒトに感染する能力を獲得します）。 ウイルスと宿主の間の不均衡と新しい病原体の出現について考えられるもう 1 つのメカニズムは、ウイルス防御兵器の変更、たとえば古い兵器の喪失や新しい「安全」タンパク質の獲得である可能性があります。
しかし、宿主とウイルスの長期的な共進化は、後者の病原性の減少につながるはずです（相互に有益な軍縮）。 典型的な例は粘液腫/線維腫ウイルスです。 19世紀半ば。 ヨーロッパウサギはオーストラリアに持ち込まれ、急速に繁殖し、農業に対する深刻な脅威となった。 100 年後、病原性線維腫/粘液腫ウイルス (天然痘ウイルスを含むポックスウイルス科に由来) が、その個体数を制御するために使用され始めました。 ウサギが異なれば、このウイルスに対する反応も異なります。 ブラジルウサギでは、感染後 3 週間で線維腫 (皮膚の局所的な小結節) という良性腫瘍が発生します。 しかし、このウイルスに敏感なヨーロッパのウサギは、感染後 10 日以内に全身性の致命的な病気を発症します。
このウイルスはオーストラリアに持ち込まれ、蚊が媒介する夏の流行を引き起こし、感染したウサギの99％以上が2週間以内に死亡した。 ウイルスの毒性が低い変異株は冬を生き残る可能性が高く、これが弱めた（弱毒化した）株の選択につながりました。 そして約10年後、進化したウイルスによるヨーロッパウサギの死亡率は半減した。 同時に、耐性のあるウサギが選択され、元のウイルスによる死亡率は約 4 分の 1 に減少しました。 わずか 10 年 (進化の観点からは無視できる期間) で、病原体と宿主の関係は約 10 倍改善されました。 もちろん、軍拡競争は止まらないため、これはある程度単純化された計画です。ウサギの抵抗力の増加に応じて、ウイルスの毒性も増加する可能性があります。 しかし、これはウイルスと細胞生物の進化における相互作用の役割を示す顕著な例です。 ウイルスと細胞は互いに「教え合い」、獲得した「知識」は受け継がれます。 2013年、モスクワ州立大学ウイルス学部の2人の卒業生、エフゲニー・クーニンとヴァレリアン・ドルヤは、「ウイルス中心」の進化観についての論文を発表した。それによると、ウイルスと細胞生物の抵抗力と協力がウイルスの主な要因であるという。彼らの進化。
私の話でこの話題は尽きません。ウイルスの病原性の性質についてはさらに多くのことが知られています。 私たちが現在知っていることの多くはここ数年で学んだものであり、新たな驚きを期待するのは当然のことです。 私たちは重篤な病気の原因をウイルスのせいにすることができ、またそうすべきであり、ウイルスと戦う必要もありますが、人間の存在を含む生きた自然の存在と多様性についてはウイルスに感謝すべきです。
著者は、科学的協力を行った同僚、つまりポリオ・ウイルス性脳炎研究所のスタッフに感謝の意を表します。 M.P.チュマコフRAMS、モスクワ州立大学。 M.V. ロモノーソフ、タンパク質RAS研究所（モスクワ地方プシチノ）、バーゼル大学（スイス）、ウィスコンシン大学（米国）、ナイメーヘン大学。 ラドボダ（オランダ）。
この記事は、学校で行われた講義「現代生物学と未来のバイオテクノロジー」（ズヴェニゴロド、2014年1月26日～2月1日）に基づいています。
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