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HIV の秘密兵器: なぜ 2 つの RNA が 1 つよりも強力なのでしょうか?
1983 年に HIV ウイルスが発見されて以来、ヒト免疫不全ウイルスのゲノムとタンパク質は広範な研究の対象となってきました。 HTLV は人間の免疫系に影響を与え、特定の白血病を引き起こすことが知られているため、かつてはこのウイルスがヒト T 細胞白血病ウイルス (HTLV) の一種であると人々は誤って考えていました。しかし、パリのパスツール研究所の研究者らは、エイズ患者から異なる遺伝子構造を持つこれまで知られていなかったレトロウイルスを分離し、後にHIVと名付けられた。
HIV ウイルス粒子は、ウイルス エンベロープと内部コアを取り囲む関連マトリックスで構成され、内部コア自体が 2 コピーの一本鎖 RNA ゲノムといくつかの酵素をカプセル化しています。
こうした技術の進歩により、科学者は HIV の構造をより深く理解できるようになりました。 HIV-1 の完全なゲノム配列は、単一ヌクレオチドの精度で解明されています。 HIV ゲノムは、宿主細胞に侵入して内部機構をハイジャックするために、相互に、また HIV と宿主タンパク質の間に協力関係を確立する少数のウイルスタンパク質をコードしています。 HIV の構造は他のレトロウイルスとは大きく異なります。
HIV の構造
HIV ウイルス粒子は直径約 100 ナノメートルで、その最も内側の部分は、2 つのポジティブセンス一本鎖 ssRNA ゲノム、酵素の逆転写酵素、インテグラーゼ、プロテアーゼ、およびその他の微量タンパク質とメインタンパク質を含む円錐形のコアで構成されています。コアプロテイン。 HIV ゲノムは 9749 ヌクレオチド長で、5' 末端にキャップ構造、3' 末端にポリ (A) テールを持っています。
ウイルスの中心構造は、非共有結合で結合した 2 つのスプライスされていないポジティブセンス一本鎖 RNA で構成されており、これらは通常同一です。
鍵の 1 つは、HIV が 1 つだけではなく 2 つの RNA をパッケージする理由です。これには複数の利点が隠されています。まず、これら 2 つの RNA は逆転写プロセス中の HIV-1 の組換えに寄与し、それによって遺伝子の多様性が増加します。さらに、逆転写酵素がウイルス RNA の切断に遭遇すると、2 つの RNA の存在により鋳型を切り替えることができるため、遺伝情報を失うことなく逆転写を完了できます。
しかし、RNA ゲノムのこの二量体構造は、ウイルス複製において構造的な役割も果たしている可能性があります。ウイルス内にパッケージ化された RNA コンポーネントは多様性を提供するだけでなく、ウイルスの働きの一貫性と完全性も保証します。
ゲノム構成
HIV には、すべてのレトロウイルスに共通の構造タンパク質といくつかの HIV 特異的非構造 (「補助」) 遺伝子をコードする複数の主要遺伝子があります。 HIV ゲノムには、ポリタンパク質に合成される 15 のウイルスタンパク質をコードする 9 つの遺伝子が含まれています。
HIV ゲノムは、差次的 RNA スプライシング システムを通じて 10 kb 未満のゲノムから 9 つの異なる遺伝子産物を取得します。
合成後、これらのタンパク質はウイルス粒子の内部に入ります。このうち、gag 遺伝子は基本的な物理的基盤を担っており、pol 遺伝子はレトロウイルスの複製の基本的な機構を提供します。これらの重要な遺伝子の存在により、HIV は効率的に宿主細胞に侵入し、自身の複製を促進することができます。
HIV の規制要素
HIV-1 の制御システムは非常に複雑で、Tat や Rev などの重要な制御遺伝子がいくつか含まれています。 Tat は HIV の逆転写プロセスと高度に相互依存しており、その主な機能はウイルス mRNA の効率的な合成を確保することです。 Rev は、ウイルス複製に重要な HIV の主要タンパク質の合成を確実に行います。
これらの調節タンパク質は、RNA 構造に影響を与え、逆転写プロセスを大きく変化させることにより、HIV のライフサイクルに大きな影響を与えます。
同様に、Vpr、Vif、Nef などの補助制御タンパク質もウイルスの蔓延において重要な役割を果たします。これらのアクセサリータンパク質の多機能な性質により、HIV はさまざまな環境に適応して生き残ることができます。これは、HIV が継続的に変異する能力の一部です。
RNA の二次構造
HIV RNA ゲノムには、TAR エレメントや HIV Rev 応答エレメント ( RRE）。これらの構造は、HIV のライフサイクルに重大な影響を与えます。
HIV の RNA 二次構造は、HIV の複製プロセスの制御に重要な役割を果たし、ウイルスがライフサイクルのさまざまな段階をより効率的に通過するのに役立っていると考えられています。
構造生物学の進歩により、科学者は HIV についての理解を徐々に深めており、それらの先進技術はワクチン開発や治療法において大きな可能性を示しています。
HIV の複製メカニズムと、HIV がどのように適応して変異するかは、間違いなく将来の研究のホットなトピックであり続けるでしょう。研究が深まるにつれて、持続性があり効果的なワクチンや治療法が見つかるかどうかは、依然として考えさせられる問題です。
