ウイルスや微生物の中には、あなたを「見ている」のを待っているものがあります

ウィルスはボットに潜む 9 17
 ファージはバクテリアの DNA 損傷を感知することができ、それが複製とジャンプシップの引き金となります。 ゲッティ イメージズ プラス経由のデザイン セル/iStock

COVID-19 のパンデミックが XNUMX 年以上続いた後、ウイルスは厄介なトゲの付いたボールのようなものだと想像するかもしれません。これは、細胞に侵入し、その機械をハイジャックして自分自身の無数のコピーを作成して爆発させる無知な殺し屋です。 を含む多くのウイルスについて、 COVID-19 を引き起こすコロナウイルス、「心のない殺人者」という形容詞は本質的に真実です。

しかし、ウイルスの生物学には目に見える以上のものがあります。

原因となるウイルスであるHIVを取ります エイズ. HIVは レトロウイルス それが細胞に入ったとき、それは殺し屋に直接行きません。 代わりに、それはあなたの染色体と悪寒に統合され、細胞にそのコピーを作成するように命令する適切な瞬間を待ち、爆発して他の免疫細胞に感染し、最終的にエイズを引き起こします.

HIV が待っているのはまさにその瞬間です。 活発な研究分野. しかし、他のウイルスに関する研究は、これらの病原体が殺すことについて非常に「思慮深い」ことができることを長い間示唆してきました. もちろん、ウイルスはあなたや私のように考えることができません。 しかし、結局のところ、進化は彼らにいくつかのかなり精巧な意思決定メカニズムを与えました. たとえば、一部のウイルスは、DNA 損傷を検出すると、自分が住んでいた細胞を離れることを選択します。 ウイルスでさえないようで、沈没船にとどまるのが好きです。

My 実験室 の分子生物学を研究してきました バクテリオファージ、または略してファージ、細菌に感染するウイルスは、XNUMX年以上にわたって. 最近、同僚と私は 示されている ファージは、意思決定を助けるために重要な細胞信号を聞くことができます。 さらに悪いことに、彼らは細胞自身の「耳」を使って彼らの話を聞くことができます。

DNA損傷の回避

敵の敵が味方なら、ファージは間違いなく味方です。 ファージ 細菌集団を制御する 自然界にあり、臨床医はますますそれらを使用して 細菌感染症を治療する 抗生物質に反応しないもの。

最もよく研​​究されたファージ、 ラムダ、HIVのように機能します。 細菌細胞に入ると、ラムダはほとんどのウイルスのように複製して細胞を完全に殺すか、HIV のように細胞の染色体に組み込まれるかを決定します。 後者の場合、ラムダはバクテリアが分裂するたびに無害に宿主と複製します.

このビデオは、大腸菌に感染するラムダファージを示しています。

 

しかし、HIV のように、ラムダはただ放置されているわけではありません。 聴診器のように CI と呼ばれる特殊なタンパク質を使用して、細菌細胞内の DNA 損傷の兆候を聞きます。 細菌の DNA が損なわれると、その中に入れ子になっているラムダ ファージにとっては悪いニュースです。 損傷した DNA は、再生に必要なファージにとって役に立たないため、進化の埋め立て地に直行します。 そのため、ラムダはその複製遺伝子をオンにし、自身のコピーを作成し、細胞から飛び出して、感染する損傷のない細胞を探します。

セルの通信システムを盗聴する

一部のファージは、自身のタンパク質で情報を収集する代わりに、感染細胞の非常に独自の DNA 損傷センサーである LexA を利用します。

CI や LexA などのタンパク質は、 転写因子 染色体である DNA の指示書内の特定の遺伝子パターンに結合することにより、遺伝子のオンとオフを切り替えます。 Coliphage 186 のような一部のファージは、細菌の LexA が結合できる短い DNA 配列を染色体に持っている場合、独自のウイルス CI タンパク質を必要としないことを発見しました。 DNA 損傷を検出すると、LexA はファージのレプリケート アンド キル遺伝子を活性化し、本質的に細胞を二重交差させて自殺させ、ファージを逃がします。


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科学者は、ファージの意思決定における CI の役割を最初に報告しました 1980で と Coliphage 186 の防諜トリック 1990年代後半に. それ以来、ファージが細菌の通信システムを盗聴しているという報告が他にもいくつかあります。 一例は ファージ phi29宿主の転写因子を利用して、細菌が胞子または一種の細菌卵を生成する準備ができていることを検出します。 極限環境に耐えうる. Phi29 は細胞にその DNA を胞子にパッケージするように指示し、胞子が発芽すると出芽したバクテリアを殺します。

転写因子は、遺伝子のオンとオフを切り替えます。

 

最近公開された研究、私の同僚と私は、ファージのいくつかのグループが、さらに別の細菌通信システムであるCtrAタンパク質を利用する能力を独立して進化させたことを示しています. CtrA は、複数の内部および外部シグナルを統合して、細菌のさまざまな発生プロセスを開始します。 これらの中で鍵となるのは、バクテリアの付属器官の生産です。 べん毛と線毛. これらのファージは、感染するために細菌の線毛と鞭毛に付着します。

私たちの主要な仮説は、ファージが CtrA を使用して、スポーツ用の線毛と鞭毛の近くに容易に感染できる十分なバクテリアが存在する時期を推測するというものです。 「心のない殺人者」にとってはかなり賢いトリックです。

入念な決定を下すファージはこれらだけではありません。すべて、脳を持っているという利点がありません。 感染するいくつかのファージ バチルス 細菌は、細胞に感染するたびに小さな分子を生成します。 ファージはこの分子を感知して、 ファージの感染数を数えます 彼らの周りで起こっています。 エイリアンの侵略者と同様に、このカウントは、宿主が比較的豊富な場合にのみ、複製して殺す遺伝子をいつオンにするかを決定するのに役立ちます. このようにして、ファージは感染する宿主が不足することがないようにし、自身の長期的な生存を保証します。

ウイルス防諜に対抗する

細菌ウイルスによって実行される防諜活動をなぜ気にする必要があるのか​​ 疑問に思われるかもしれません. 細菌は人とは大きく異なりますが、細菌に感染するウイルスは 違いはありません 人に感染するウイルスから。 かなり ひとつひとつのトリック ファージによって演じられたものは、後にヒトウイルスによって使用されることが示されました. ファージがバクテリアの通信回線を盗聴できるのなら、なぜ人間のウイルスはあなたの通信回線を盗聴しないのでしょうか?

これまでのところ、研究者は、人間のウイルスがこれらの行を乗っ取った場合に何を聞いているのかを知りませんが、多くの選択肢が思い浮かびます. ファージのように、ヒトのウイルスはその数を数えて戦略を立て、細胞の成長と組織の形成を検出し、さらには免疫反応を監視できる可能性があると私は信じています. 今のところ、これらの可能性は憶測にすぎませんが、科学的調査が進行中です。

細胞のプライベートな会話をウイルスに聞いてもらうというのは、決して楽観的な話ではありませんが、明るい兆しがないわけではありません。 世界中の諜報機関がよく知っているように、防諜は秘密裏にしか機能しません。 いったん検出されると、システムは非常に簡単に悪用され、敵に誤った情報を与えることができます。 同様に、将来の抗ウイルス療法は、ウイルスの複製を防ぐ抗ウイルス薬のような従来の大砲と、ウイルスがいる細胞が別の組織に属しているとウイルスに信じ込ませるなどの情報戦の策略を組み合わせることができるかもしれないと私は信じています。

しかし、黙って、誰にも言わないでください。 ウイルスが聞いている可能性があります。会話

著者について

イヴァン・エリル、生物科学准教授、 ボルチモア郡メリーランド大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.


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