ウイルスエンベロープ
サイトメガロウイルスの模式図、コート = エンベロープ

ウイルスエンベロープは、多くの種類のウイルスの最外層です。[ 1 ]ウイルスは、宿主細胞間を移動する際に、ライフサイクルを通じて遺伝物質を保護します。すべてのウイルスがエンベロープを持っているわけではありません。ウイルスエンベロープタンパク質（Eタンパク質）は、エンベロープに含まれるタンパク質で、感染した宿主細胞から カプシドに取り込まれることがあります。

宿主細胞感染プロセス

循環している多くのヒト病原性ウイルスは脂質二重層に包まれており、ウイルスエンベロープと細胞膜を融合させることで標的細胞に感染します。これらのウイルスの中には有効なワクチンが存在するものもありますが、大部分のウイルスには予防薬や治療法がありません。ほとんどの場合、既知のワクチンは抗体を誘導することで病原体の細胞侵入を阻止します。これは、エンベロープウイルスの場合、抗体がウイルスエンベロープタンパク質に結合することで起こります。

ウイルスの侵入を誘発する膜融合は、ウイルスの膜融合タンパク質によって引き起こされます。多くのエンベロープウイルスは、粒子の表面に見えるタンパク質を1つしか持っておらず、このタンパク質は細胞表面への接着とその後の膜融合プロセスの両方に必要です。現在ワクチンが存在しないヒト病原性エンベロープウイルスに対する潜在的な薬剤や防御ワクチンを開発するには、融合段階の仕組み[ 2 ]、抗体がウイルスエンベロープタンパク質、特に融合タンパク質とどのように相互作用するか、そして抗体がどのようにウイルスを中和するかを理解することが不可欠です。

エンベロープウイルスは、細胞膜を脂質二重膜に接合することで細胞内に侵入する。ほとんどのウイルス融合タンパク質では、融合タンパク質またはコンパニオンタンパク質のいずれかをタンパク質分解処理によってプライミングする必要がある。プライミング段階では、融合タンパク質は接着と取り込みを伴うプロセスによって活性化される準備が整う。このプロセスは、融合タンパク質が細胞表面へ輸送される際に頻繁に起こるが、細胞外で起こることもある。これまでの構造研究により、2種類のウイルス融合タンパク質が明らかになっている。これらのタンパク質は、どちらの状況においても同じメカニズムを触媒し、2つの二重膜の融合をもたらすと考えられている。言い換えれば、これらのタンパク質は酵素として機能し、様々な構造的バリエーションを持ちながらも、同じ化学反応を触媒する。[ 3 ]

構成

エンベロープは通常、宿主細胞膜の一部(リン脂質とタンパク質) に由来しますが、ウイルス糖タンパク質も含まれています。ヒト病原性ウイルスの主要部分の 1 つは糖タンパク質です。これらは免疫と感染において重要な役割を果たすことが示されています。[ 4 ]新しいクラスの細胞阻害タンパク質であるウイルス糖タンパク質が発見されました。これらには、膜結合型 RING-CH (MARCH) ファミリーの E3 ユビキチンリガーゼが含まれ、これはとりわけ、獲得免疫に関係する細胞表面タンパク質の発現を阻害します。[ 5 ]ウイルスエンベロープは主に宿主膜で構成されているため、出芽後には膜内に宿主細胞に関連するタンパク質を持つこともできます。[ 6 ]多くのエンベロープウイルスは、細胞膜での出芽によって成熟し、感染細胞から排出されます。この過程で、スパイクタンパク質とも呼ばれるウイルス膜貫通タンパク質は、ウイルスコア（カプシド）の成分を含む膜小胞に組み込まれます。

長い間、感染性に必要なスパイクタンパク質は、細胞質ドメインを介してウイルスコアに直接組み込まれると考えられてきました。最近の研究では、このような直接的な相互作用がアルファウイルスの出芽を引き起こす可能性がある一方で、レトロウイルスやマイナス鎖RNAウイルスではそうではない可能性があることが示唆されています。これらのウイルスは、スパイクタンパク質がなくても、ウイルスコア成分のみに頼って出芽粒子を形成できます。スパイクタンパク質は、ウイルスコアを持たずにウイルス様粒子として生成されることもあります。したがって、最適な出芽と放出は、コアとスパイクの間の協調的な「押し引き」作用に依存している可能性があり、両成分のオリゴマー化が不可欠です。[ 7 ]

病原性への影響

エンベロープは、ウイルスが宿主の免疫系を回避するのに役立つ可能性がある。TAM受容体チロシンキナーゼは、アポトーシス細胞の貪食による除去を促進し、 Toll様受容体およびI型インターフェロン（IFN）がリガンドであるGas6およびプロテインSによって活性化されると、それらによって引き起こされる免疫応答を阻害する。リン脂質ホスファチジルセリンは、いくつかのエンベロープウイルスの膜上に存在し、ウイルスはこれを利用してGas6およびプロテインSに結合し、TAM受容体を活性化する。

リガンド被覆ウイルスは、I型インターフェロンシグナル伝達を刺激し、樹状細胞（DC）上のTAM受容体を活性化し、II型インターフェロンシグナル伝達を抑制することで、宿主防御を回避し、感染を進行させます。TAM欠損DCは、ウイルス曝露に対するI型IFN応答が野生型細胞よりも顕著になります。その結果、フラビウイルスや擬似型レトロウイルスはTAM欠損DCに感染しにくくなりますが、I型IFN抗体によって感染を回復させることはできます。一方、TAMキナーゼ阻害剤は野生型DCの感染を防ぎます。治療の潜在的な標的であるTAM受容体は、ウイルスによって活性化され、I型IFNシグナル伝達を低下させます。[ 8 ]エン​​ベロープ表面の糖タンパク質は、宿主の膜上の受容体部位を識別して結合する役割を果たします。ウイルスタンパク質の特定のセットは、一連の構造変化に関与しています。これらの変化が設定され/完了すると、その時初めて宿主膜との融合が起こります。[ 9 ]これらの糖タンパク質は、ビリオンと宿主細胞の相互作用を媒介し、通常はウイルスエンベロープと宿主の細胞膜との融合を開始します。[ 10 ]場合によっては、エンベロープを持つウイルスは宿主細胞内でエンドソームを形成します。[ 11 ]ウイルスの糖タンパク質には、エンベロープタンパク質、膜タンパク質、スパイクタンパク質（E、M、S）の3つの主なタイプがあります。[ 12 ]その後、ウイルスエンベロープは宿主の膜と融合し、カプシドとウイルスゲノムが宿主に侵入して感染できるようになります。

すべてのエンベロープウイルスは、エンベロープとゲノムの間に、カプシドと呼ばれる別のタンパク質層も持っています。 [ 1 ]ウイルスは、この過酷な環境から保護するために、繊細な核酸をカプシドと呼ばれるタンパク質の殻で包みます。カプシドはラテン語で「箱」を意味する「capsa」に由来します。多数のレンガが集まって壁を形成するのと同様に、カプシドは1つまたは複数の異なるタンパク質タイプで構成され、それらが繰り返してカプシド全体を形成します。この繰り返しパターンにより、強固でありながら柔軟性の高いカプシドが形成されます。カプシド内の核酸は、その適度なサイズと物理的に開封しにくい性質によって適切に保護されています。ウイルス粒子のヌクレオカプシドは、核酸とカプシドで構成されています。ほとんどのウイルスのゲノムは非常に小さいことを覚えておいてください。遺伝子はタンパク質を作るための指示をコードしているため、小さなゲノムでは多くのタンパク質をコードできません。したがって、ウイルス粒子のカプシドは、1つまたは少数のタンパク質が繰り返して構造を形成します。ウイルスの核酸は、もし数個以上のタンパク質で構成されていたら、物理的にカプシド内に収まらないほど大きすぎるだろう。[ 13 ]カプシドは、免疫認識の回避に加えて、ゲノムを保護するという重要な役割を担っている。[ 14 ]ウイルスのカプシドは、タンパク質カプシドを保護するウイルスエンベロープとは異なり、宿主細胞に挿入される前にRNAを保護することで知られている。[ 15 ]

ウイルスが発生する細胞は、多くの場合死ぬか弱体化し、長期間にわたってウイルス粒子を放出し続けます。これらのウイルスの脂質二重膜エンベロープは、乾燥、熱、石鹸や洗剤などの両親媒性物質に比較的敏感です。そのため、これらのウイルスは、エンベロープを持たないウイルスよりも殺菌しやすく、宿主環境外での生存期間は限られており、通常は宿主から宿主へ直接感染する必要があります。エンベロープを持つか持たないかにかかわらず、ウイルスエンベロープの持続性は、無生物表面におけるウイルスの生存期間を決定する要因です。[ 16 ]エンベロープを持つウイルスは適応性が高く、免疫システムを回避するために短期間で変化することができます。エンベロープを持つウイルスは持続感染を引き起こす可能性があります。

エンベロープウイルスに対するワクチン接種は、抗体によって糖タンパク質の活性を中和することによって機能します。[ 17 ]

ウイルスの構造タンパク質を除去または不活性化することでエンベロープを形成する能力、あるいは出芽する能力をなくすことが、複製できないウイルスを生産する方法として研究されてきた。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

エンベロープウイルスの例

エンベロープウイルス種の例を以下に示します。

非エンベロープウイルスの例

エンベロープを持たないウイルスの例を以下に示します。

参照

参考文献

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