マウス白血病ウイルス

マウス白血病レトロウイルス

マウス白血病レトロウイルス（MuLV）は、レトロウイルス科のガンマレトロウイルス属に分類されるウイルスです。主にマウスなどのげっ歯類に感染し、多様な病態を引き起こす可能性があります。その特徴は、感染する宿主の範囲（宿主域）によって大きく分類されます。

ウイルスの分類と特徴

MuLVは、主に四つのタイプに分けられます。

エコトロピック (Ecotropic):
マウスやラットといったネズミ科ネズミ亜科の動物に特異的に感染します。細胞表面の陽イオンアミノ酸トランスポーターを利用して細胞へ侵入し、白血病や免疫不全症、神経系疾患の原因となるウイルスが存在します。
アンホトロピック (Amphotropic):
幅広い種類の哺乳類に感染する能力を持ちます。細胞への侵入にはリン酸トランスポーターを認識します。野生のマウスから見つかることは稀ですが、その広い宿主域から、ヒトの遺伝子治療における遺伝子運搬ツール（ベクター）として、また基礎研究において広く利用されています。このタイプのウイルスが自然界で明確な病原性を示すかどうかは、まだ確立されていません。
ポリトロピック (Polytropic):
こちらもほとんど全ての哺乳類に感染可能です。細胞に感染するための受容体は特定されていますが、その生体における本来の機能は明らかになっていません。白血病や神経疾患を引き起こすウイルスが含まれます。マウスのゲノムには、内在性レトロウイルスとしてこのポリトロピックタイプの配列が多数組み込まれていますが、その多くは増殖能力を失っています。しかし、エコトロピックウイルスが感染すると、この内在性配列との間で遺伝子の組み換えが起こり、増殖可能なポリトロピックウイルスが出現することがあります。
ジェノトロピック (Xenotropic):
実験室で飼育されるマウス以外の哺乳類、特に野生のマウスに感染します。細胞への侵入にはポリトロピックウイルスと同じ受容体を利用します。ポリトロピックタイプと同様に、マウスゲノムの内在性レトロウイルス配列として数多く存在し、ほとんどは増殖能力を欠いています。このタイプのウイルスが引き起こす病原性についても、明確な結論は出ていません。

ウイルス粒子の構造

MuLVの粒子は、宿主細胞の膜に由来する脂質二重層の膜（エンベロープ）によって包まれています。このエンベロープには、env遺伝子によってコードされるEnvタンパク質が突起として露出しており、これが細胞への感染に関わります。粒子の中心部には、gag遺伝子産物から構成される球状のコアが存在し、その内部には2本のRNA分子からなるウイルスのゲノムが収められています。これらのゲノムRNAは、どちらもプラス鎖の極性を持っています。

ゲノムの構成

MuLVのゲノムRNAは、5'末端から順にいくつかの重要な領域によって構成されています。

5' LTR (Long Terminal Repeat):
ウイルスの遺伝子を発現させるためのプロモーターやエンハンサーといった調節配列を含みます。
パッケージングシグナル (Packaging Signal):
新しく作られるウイルス粒子の中にゲノムRNAが効率的に取り込まれるために不可欠な配列です。
ゲノム二量体化シグナル (Genome Dimerization Signal):
ウイルスの特徴である、2本のゲノムRNAが互いに結合して二量体を形成するために必要な配列です。
gag遺伝子:
ウイルス粒子の構造を形成する主要なタンパク質群（カプシドやマトリックスタンパク質など）をコードします。
pol遺伝子:
ウイルスの複製に必須の酵素、すなわち逆転写酵素（RNAからDNAを合成）、プロテアーゼ（ウイルスタンパク質前駆体を切断）、インテグラーゼ（ウイルスDNAを宿主ゲノムに組み込む）をコードします。
env遺伝子:
エンベロープ上に存在するEnvタンパク質をコードします。このタンパク質が細胞表面の受容体に結合し、ウイルス膜と細胞膜の融合を促すことで、ウイルスが細胞内に侵入します。
* 3' LTR:
5' LTRと同様に、遺伝子発現の調節に関わる配列を含みます。

ウイルスの複製メカニズム

MuLVが細胞内で増殖する過程は、レトロウイルスに共通する特徴的な仕組みに従います。

1. まず、ウイルス粒子は標的細胞の表面にある特定の受容体に結合します。
2. Envタンパク質の働きにより、ウイルス粒子を覆う膜と細胞の膜が融合し、ウイルスの内容物が細胞質内に放出されます。
3. 細胞質内で、ウイルス由来の逆転写酵素がゲノムRNAを鋳型としてDNAを合成します。この過程を経て、RNAはDNAに変換されます。
4. 合成されたウイルスDNAは細胞の核へと移行し、宿主細胞の染色体DNAの中に組み込まれます。この組み込みの過程をインテグレーションと呼びます。
5. 宿主ゲノムに組み込まれたウイルスDNAは、宿主細胞の転写・翻訳システムを利用してウイルスの遺伝子を発現させます。これにより、ウイルスのmRNAが生成され、それが翻訳されて様々なウイルスタンパク質が作られます。
6. 生成されたmRNAの一部は、新たなウイルス粒子のゲノムRNAとして機能します。
7. 作られたウイルスタンパク質やゲノムRNAは細胞膜の近くで集合し、出芽によって細胞外へ放出されます。放出された粒子は、プロテアーゼによるタンパク質の切断などを経て成熟し、感染能力を獲得します。

白血病などの病原性

MuLVの中には、特定の細胞を癌化させて白血病を引き起こすことが知られている株が存在します。例えば、Moloneyマウス白血病ウイルスはT細胞を癌化させ、胸腺腫を誘導します。このウイルスは複製能力を持ち、宿主細胞の癌遺伝子の近くに自身のゲノムを組み込むことで、その癌遺伝子の発現を異常に高め、細胞を癌化させます。一方、Friendマウス白血病ウイルスは赤芽球系の細胞を癌化させ、脾臓の腫大（脾腫）を引き起こします。Friend MuLVは複製能力を欠損しているタイプもありますが、特徴的なEnvタンパク質がエリスロポエチン受容体に結合し、細胞の異常な増殖を誘導することで病原性を発揮します。これらの他に、宿主細胞の癌遺伝子を自身のゲノムに取り込んで細胞を癌化させるマウス肉腫ウイルスなども知られています。

ヒト疾患との関連性について

過去には、ヒトの前立腺癌や慢性疲労症候群の患者から、ポリトロピック型やジェノトロピック型のMuLVが検出されたという報告がありました。これにより、これらのウイルスがヒトの病気に関連している可能性が示唆されましたが、その後の詳細な検証の結果、これらの検出は実験過程におけるマウス由来のコンタミネーション（汚染）によるものであることが判明しました。したがって、現時点では、MuLVがヒトのこれらの疾患の直接的な原因であるという関連性は否定されています。

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