テーマ 25一部のウイルスはRNAに遺伝情報を持っています

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デヴィッド・ボルティモアとハワード・テミンが、ラウス肉腫ウイルスの研究について説明します。

やぁ!私はデヴィッド・ボルティモアです。そして、ハワード・テミンです。 1970年代に、私たちは、がんを引き起こすラウス肉腫ウイルス(RSV)や他のウイルスについて研究していました。 RSVはペイトン・ラウスにちなんで名前がつけられています。1911年、彼はこのウイルスがニワトリで腫瘍を引き起こすことを見つけました。ラウスは、腫瘍細胞からの抽出物を、ウイルスよりも大きい物質を全て除外できるようなフィルターに通しました。このろ過物を健康なニワトリに注入すると、腫瘍ができました。 [腫瘍塊] [細胞ろ液] ウイルスより大きな全てのものが、フィルターで取り除かれているので、ウイルスが腫瘍を作ったのだと考えられました。けれども、ウイルスがどのようにがんを引き起こしたのか、誰も分かりませんでした。 1970年代の初め頃、私は、腫瘍ウイルスは、感染中にそのDNAを宿主細胞のDNAに入り込ませるのではないかと提案しました。 しかし、このことは遺伝情報をDNAではなくRNAとして持っているRSVにとっては問題でした。 デヴィッドと私は、RSVがどのようにRNAを、DNAを作る鋳型として使うのかについて興味を持つようになりました。 [核内のDNA][脊椎動物細胞] 全てを明らかにするために、ウイルスの外皮を取り去り、内側のコアを無細胞系で使いました。私はそこに全てのヌクレオチドを加え、放射性標識したチミンを追跡用に加えました。 [シトシン] [アデニン] [グアニン] [放射性チミン] この無細胞系で、ウイルスの成分は放射活性のある DNAを生産しました。 放射活性のある産物はDNAだと分かりました。それはRNA分解酵素(RNase)で分解されなかったからです。 クリックしてRNaseを加える。 しかし、この産物はDNA分解酵素(DNase)で分解されました。 クリックしてDNaseを加える。 更に、いくつかの実験を行いました。ウイルスの殻にトリプシンを加えました。トリプシンはタンパク質を分解する酵素です。 クリックしてトリプシンを加える。 それから、トリプシンで分解したウイルスの殻に、ヌクレオチドを加えました。 クリックしてヌクレオチドを加える。 [シトシン] [アデニン] [グアニン] [放射性チミン] DNA産物はできませんでした。 [DNA産物無し] 同様に、RNaseを反応の最初に加え、 クリックしてRNaseを加える。 …そして、ヌクレオチドを加えました。 クリックしてヌクレオチドを加える。 [シトシン] [アデニン] [グアニン] [放射性チミン] [DNA産物無し] …やはりDNA産物はできませんでした。 RSVはRNAを鋳型としてDNAを作る特別な酵素(タンパク質)を持つのだと結論しました。この酵素を最初に“RNA依存型DNA合成酵素”と名づけましたが、後に、逆転写酵素として知られるようになりました。ハワード・テミンは独立に同様の実験を行いました。 クリックのセントラルドグマ(情報はDNAから RNAそしてタンパク質へと伝わる)はRSVのようなウイルスでは適用されません。まず情報が、RNAからDNAと逆方向に流れます。そのため、これらのウイルスはレトロウイルスとして知られるようになりました。 私たちの逆転写酵素の発見が、RSVや他のレトロウイルスの生活環を明らかにする助けとなりました。レトロウイルスは外側エンベロープと内側キャプシドとRNAの鋳型と逆転写酵素を持つ中央のコアからできています。 [外側エンベロープ][内側キャプシド] [逆転写酵素] ウイルスが細胞に感染したとき、ウイルスのエンベロープは宿主の細胞膜とつながり、キャプシドが分解され、RNAと逆転写酵素が宿主の細胞の細胞質に放出されます。 それから、逆転写酵素は、ウイルスのRNAを鋳型として、それに相補的なDNA鎖を合成します。 [逆転写酵素] それから、この酵素はRNAを分解し2本目のDNA鎖を合成します。 このDNAは核に入り、宿主の染色体の中に入り込みます。 典型的なレトロウイルスのRNAは、このようになっています。末端の長い繰り返し配列(LTR)が両端にあり、遺伝子は、gag、pol、envのたった3個しかありません。 LTRはウイルスが宿主のゲノムに入り込むのを助ける配列です。ウイルスはいったん入りこむと、宿主の複製のしくみを使って、2つのLTRと間にある遺伝子を持つRNAと、ウイルスのタンパク質を合成するためのRNAを作り出します。 polは逆転写酵素をコードしています。 gagはキャプシドと他のコアタンパク質をコードしています。 … そしてenvはウイルスの外側エンベロープの成分を作り出します。 それから、これらのタンパク質はウイルスRNAを中に持つウイルス粒子に組立てられます。ひとたび細胞の外に出るとウイルスは他の細胞に感染することができます。 RSVのような腫瘍ウイルスは、ある別の遺伝子を獲得しています。この遺伝子はがん遺伝子と呼ばれていて、srcは悪性腫瘍を作ります。

factoid Did you know ?

科学者たちは遺伝子治療のベクターとしてレトロウイルスを使う方法を研究しています。もし正確に使えれば、レトロウイルスを遺伝子を体内に運ぶように加工することができます。

Hmmm...

レトロウイルスを遺伝子治療のベクターとして使う長所と短所は何でしょうか?