今回は「レトロウイルス」について学んでいきます。ウイルスというとインフルエンザウイルスや新型コロナウイルスが広く知られているな。しかしこれらのウイルスと、レトロウイルスは全く違う種類なんです。ちなみに、エイズの原因であるHIVはレトロウイルスです。
また、驚くべきことに、我々のゲノムの中に、少なくとも1%はレトロウイルスの配列が含まれているんです。
この記事では、バイオサイエンスや生物学に詳しい理系院卒ライターtomato1121と解説していきます。

ライター/tomato1121

大学と大学院で学んだことを元に、生物の楽しさを伝えたいと思いライターになる。生物学の知識を分かりやすく伝え、多くの人に興味を持ってもらえるように日々奮闘中。

レトロウイルスとは?

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レトロウイルスとは、遺伝情報である「RNA(リボ核酸)」と「逆転写酵素」をもつウイルスです。カプシドタンパク質という外殻で囲まれており、さらにその外側をエンベロープという脂質の膜で包まれている構造をとっています。

レトロウイルスの分類

レトロウイルス科のウイルスはスプマウイルス亜科オルトレトロウイルス亜科の2つに分類されます。亜科というのは科と属の間にある分類階級のことです。

このオルトウイルス亜科にはエイズの原因となる「ヒト免疫不全ウイルス(HIV)」や、白血病の原因となる「ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)」も含まれます。また、マウスの乳腺腫瘍を引き起こす「マウス乳がんウイルス(MMTV)」もオルトウイルス亜科です。

レトロウイルスの増殖方法

レトロウイルスの増殖方法

image by Study-Z編集部

他のウイルス同様、レトロウイルスも宿主細胞に感染して、宿主の代謝系を利用して増殖します。まず宿主の細胞膜にある受容体に、レトロウイルスのエンベロープが結合。レトロウイルスのエンベロープと宿主細胞の細胞膜が融合します。するとレトロウイルスがもつRNAと逆転写酵素が宿主の細胞内に入るのです。

ただし、このレトロウイルスが持っているのがDNA(デオキシリボ核酸)ではなくRNA(リボ核酸)。このRNAを元にDNAを合成するプロセスをとります。この通常の転写とは逆のプロセスをとるために必要なのが「逆転写酵素」なのです。逆転写酵素により合成されたDNAを宿主のDNAに組込み、宿主の遺伝子と一緒にウイルス粒子を作るために必要なタンパク質を合成してもらう。このようにして子孫を残すのがレトロウイルスです。

そして、この逆転写するときに複製エラーを起こす頻度が高いため、変異をもつウイルスができる確率が高くなります。変異によっては治療薬の効果が低くなったり、免疫系の攻撃を免れたりする場合も。複製エラーが生じることはレトロウイルスにとって好都合なのです。

\次のページで「レトロウイルスが原因の疾患」を解説!/

レトロウイルスが原因の疾患

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レトロウイルスの感染によって引き起こされる疾患は、ヒトにおいてはエイズと成人T細胞白血病があります。

エイズ(AIDS)

diagram of microscopic viron structure
Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 4.0, リンクによる

エイズ(AIDS:後天性免疫不全症候群)はレトロウイルスの一種であるHIV(ヒト免疫不全ウイルス)の感染によって引き起こされます。HIVが感染する細胞はCD4という糖タンパク質を細胞表面にもつ(CD4陽性)リンパ球。

HIVは宿主のリンパ球で自身の子孫を製造し、リンパ球を破壊して細胞外に放出します。免疫システムを担っている細胞が次々と破壊されることで、免疫不全を引き起こすのです。その結果、感染症やがんに罹患しやすくなるのがこの疾患の特徴となります。

治療薬として用いられているものは、「ウイルスの宿主への侵入を阻害する薬剤」「逆転写の阻害剤」「逆転写されたDNAが宿主のDNAに組込まれるのを阻害する薬剤」「増殖したウイルスの放出を阻害する薬剤」。薬剤耐性ウイルスが生じる可能性があるため、飲み忘れのないように継続して服薬する必要があります。また、複数薬剤を組み合わせる治療法が一般的です。

成人T細胞白血病(ATL)

成人T細胞白血病(ATL)ヒトT細胞白血病ウイルス1型(HTLV-1)の感染によって引き起こされる疾患です。この疾患は日本では九州や沖縄に多いと知られています。

感染する細胞はHIVと同様にCD4陽性T細胞。このT細胞は体内に非自己が侵入してきた時に抗原提示を受けて活性化し、異物の排除のために働く細胞です。役割を終えたT細胞は一部を残して細胞死する運命になります。

しかし、HTLV-1が感染するとT細胞は過剰に活性化して増殖し、制御できない状態に。がん化した状態のATL細胞になってしまうのです。

ATLはくすぶり型、慢性型、リンパ腫型、急性型と分類されています。この臨床病型や年齢、生化学検査の結果より治療法を決定。その治療法は化学療法や造血幹細胞の移植、経過観察などが行われます。

内在性レトロウイルス

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レトロウイルスが生殖細胞に感染し、宿主DNAに組込まれると、そのまま宿主のゲノムの一部となってしまいます。この配列は一緒に子孫に受け継がれるのです。この配列を内在性レトロウイルスといいます。

ヒトゲノムのうち、少なくとも約1%が内在性レトロウイルスとのこと。私たちの祖先は多くのレトロウイルスに感染してきたことが分かりますね。ほとんどは変異が入りウイルスを生産する能力を失った配列が多いようです。しかし中には生体内で機能をもち、私たちの生命現象に影響している配列もあります。

胎盤の進化

ほ乳類の胎盤の進化に内在性レトロウイルスが関係していることが研究されています。

京都大学の宮沢准教授は胎盤の進化と内在性レトロウイルスとの関係を研究されている研究者の一人。研究の結果、ウシの胎盤で特徴的な細胞において、内在性レトロウイルスが発現していることが分かりました。さらにその細胞の成り立ちに、内在性レトロウイルスの発現が必要であることも明らかになっています。

長い生物の歴史を考えると、胎盤をもつ生物は比較的最近誕生した生物です。胎盤は生物種によって異なる構造をとっており、内在性レトロウイルスによって進化がもたらされたことが示唆されています。

出典:京都大学ウイルス・再生医科学研究所 宮沢研究室 https://paleovirology.jimdofree.com/%E4%B8%BB%E7%A0%94%E7%A9%B6%E9%A0%85%E7%9B%AE/

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がん細胞の転移

一部のがん細胞では内在性レトロウイルスの一種(HERV-H)が、がん細胞の転移に関係していることが研究によって明らかになっています。通常の細胞は不活性化されているのですが、がん細胞が転移する際にHERV-Hの発現が活性化するとのこと。さらにがん細胞を攻撃する免疫反応の誘導も抑制することも明らかになりました。

これらのことからHERV-Hが、がん細胞の転移を促進していることが考えられています。

レトロウイルスとの攻防や共存

今回はレトロウイルスについて解説いたしました。ウイルスというと病気の原因となるイメージがあるかと思います。レトロウイルスの特徴、疾患が発症する仕組みを学ぶきっかけになりましたか。知識を持っておくことで、いざという時に予防法や治療薬について判断する材料になりますね。

また、レトロウイルスの遺伝情報が私たちのDNAに組込まれているなんて、驚いた方もいるのではないでしょうか。内在性レトロウイルスは、まさにレトロウイルスとの攻防の歴史といえるでしょう。

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理科生物

レトロウイルスとは?増殖方法、エイズや白血病の原因となるウイルスについて理系院卒ライターが5分でわかりやすく解説!

今回は「レトロウイルス」について学んでいきます。ウイルスというとインフルエンザウイルスや新型コロナウイルスが広く知られているな。しかしこれらのウイルスと、レトロウイルスは全く違う種類なんです。ちなみに、エイズの原因であるHIVはレトロウイルスです。
また、驚くべきことに、我々のゲノムの中に、少なくとも1%はレトロウイルスの配列が含まれているんです。
この記事では、バイオサイエンスや生物学に詳しい理系院卒ライターtomato1121と解説していきます。

ライター/tomato1121

大学と大学院で学んだことを元に、生物の楽しさを伝えたいと思いライターになる。生物学の知識を分かりやすく伝え、多くの人に興味を持ってもらえるように日々奮闘中。

レトロウイルスとは?

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レトロウイルスとは、遺伝情報である「RNA(リボ核酸)」と「逆転写酵素」をもつウイルスです。カプシドタンパク質という外殻で囲まれており、さらにその外側をエンベロープという脂質の膜で包まれている構造をとっています。

レトロウイルスの分類

レトロウイルス科のウイルスはスプマウイルス亜科オルトレトロウイルス亜科の2つに分類されます。亜科というのは科と属の間にある分類階級のことです。

このオルトウイルス亜科にはエイズの原因となる「ヒト免疫不全ウイルス(HIV)」や、白血病の原因となる「ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)」も含まれます。また、マウスの乳腺腫瘍を引き起こす「マウス乳がんウイルス(MMTV)」もオルトウイルス亜科です。

レトロウイルスの増殖方法

レトロウイルスの増殖方法

image by Study-Z編集部

他のウイルス同様、レトロウイルスも宿主細胞に感染して、宿主の代謝系を利用して増殖します。まず宿主の細胞膜にある受容体に、レトロウイルスのエンベロープが結合。レトロウイルスのエンベロープと宿主細胞の細胞膜が融合します。するとレトロウイルスがもつRNAと逆転写酵素が宿主の細胞内に入るのです。

ただし、このレトロウイルスが持っているのがDNA(デオキシリボ核酸)ではなくRNA(リボ核酸)。このRNAを元にDNAを合成するプロセスをとります。この通常の転写とは逆のプロセスをとるために必要なのが「逆転写酵素」なのです。逆転写酵素により合成されたDNAを宿主のDNAに組込み、宿主の遺伝子と一緒にウイルス粒子を作るために必要なタンパク質を合成してもらう。このようにして子孫を残すのがレトロウイルスです。

そして、この逆転写するときに複製エラーを起こす頻度が高いため、変異をもつウイルスができる確率が高くなります。変異によっては治療薬の効果が低くなったり、免疫系の攻撃を免れたりする場合も。複製エラーが生じることはレトロウイルスにとって好都合なのです。

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