Levyサイズからゲノムの複雑さまで、全てが規格外な「ミミウイルス」。発見以来、ウイルスの概念を覆し続けているこの巨大ウイルスで、今度は原核生物が持つCRISPR系に似た防御機構が見つかった。ヴィロファージがミミウイルスに侵入する様子を描いたイラスト。ヴィロファージがミミウイルスに侵入する様子を描いたイラスト。BSIP/UIG/GettyBSIP/UIG/Getty光学顕微鏡で観察できるほど巨大なウイルスとして、最初に発見されたミミウイルス。2016年3月10日号249ページで報告した1。ミミウイルスはアメーバを宿主とするウイルスで、1992年に英国の冷却塔水から単離されたが、その大きさから当初は細菌であると見なされており、2003年になってようやくウイルスであることが明らかにされた。本体の直径は約0.4μm、これを覆う長い繊維部分を含めると全体で直径約0.75μmと極めて大きく、そのゲノムも約1.2メガ塩基(Mb)と巨大で、小型の細菌であるマイコプラズマのゲノム(約0.6Mb)の2倍に相当する。天然痘ウイルスと遠縁に当たるが、他のウイルスとは異なり、翻訳やDNAの修復に関わるタンパク質、タンパク質の折りたたみを助けるシャペロンをコードする遺伝子などを多数備えていることが分かっている。Raoultらは、これまでに得られた知見から、ミミウイルスを生物の新たなドメインとして捉えるべきだと主張してきたが、今回の結果はこの主張をさらに支持するものであり、長く「無生物」と定義されてきたウイルスと、生物である微生物との境界線を曖昧にするものといえる。Raoultは、ミミウイルスは典型的なウイルスではなく、むしろ原核生物に近いと考えている。Scolaらは2008年、ミミウイルスにも、原核生物と同様に別のウイルスが感染することを明らかにしている2。彼らは、この新ウイルスを「スプートニク(Sputnik)」と名付け、また、一連の「ウイルスに感染するウイルス」の総称として、細菌に感染するウイルスをバクテリオファージと呼ぶのにならって「ヴィロファージ(virophage)」という名称を提案した。2014年には、一部のミミウイルスにのみ感染する新たなヴィロファージを発見し、これを「Zamilon」と名付けている3。これらの発見からRaoultは、ミミウイルスもまた、その自己複製能力を搾取するヴィロファージの感染を経験することによって、CRISPRのような防御機構を進化させてきたのではないか、という仮説を立てた。細菌やアーキアは、ファージやその他の外来DNAに侵入されると、それらのDNAを切断して塩基配列の断片を自らのゲノムに取り込み、CRISPRと呼ばれる領域にその情報を「記憶」する。同じ塩基配列を持つ外来DNAが再び侵入すると、CRISPRの情報をコピーしたRNAがその塩基配列を見つけ出し、次いでRNAによって運ばれてきた「Cas」と呼ばれる特殊な酵素が、RNAによって認識された外来DNAをほどいて切断することで、感染を阻止する。「CRISPR–Cas系」として知られるこの免疫機構は、ゲノムを編集する技術として現在幅広く応用されている。ミミウイルスが、これと類似の防御機構を備えているのかどうかを明らかにするため、Raoultらは今回、計60株のミミウイルスについてゲノムを解析し、ヴィロファージZamilonの塩基配列と一致するような配列が存在するかどうか調べた。その結果、Zamilonに耐性を持つミミウイルスの系統には、やはりこのファージの塩基配列に一致する短いDNA配列があることが分かった。した配列の隣接領域には、DNAをばらしてほどくことができる酵素をコードする遺伝子が発見された。CRISPRの免疫系でも、Cas酵素をコードする遺伝子とウイルスを認識する塩基配列は隣接しており、その類似性がうかがえる。element;ミミウイルスのヴィロファージ耐性エレメント)」と名付けた。MIMIVIREの複数の要素について活性を遮断した実験では、ミミウイルスのZamilonへの感受性が認められた。Raoultによれば、ミミウイルスが資源をめぐって他の微生物やウイルスと競い合っていることを考えると、免疫系の存在は道理にかなっているという。「群集中では、ミミウイルスも原核生物と同じような課題に直面することになります。他のウイルスや原核生物と競い合わなければならないのです。個人的には、抗生物質を分泌している可能性もあると考えています」。Raoultはかねてから、ミミウイルスが、細菌やアーキア、真核生物と並んで生物の第4のドメインを構成すると主張している。これには異論も少なくないが、彼は、今回確認されたミミウイルスの防御機構MIMIVIREは極めて古い適応であり、ミミウイルスが系統樹上で独自の枝を形成することをさらに裏付ける知見だと考えている。Mójicaは、他のウイルスでもCRISPRの構成要素は発見されているが、それが免疫系として機能しているのかどうかは不明だと指摘する。彼は、MIMIVIREは、ミミウイルスの祖先が他の微生物から獲得した機能ではないか、と考えている。「MIMIVIREがどういったメカニズムで機能しているのか、とても興味があります。CRISPRとはかなり違うものなのではないでしょうか」とMójicaは語る。Marraffiniは、MIMIVIREがウイルスの防御機構であるとする今回のRaoultらの研究について、説得力があると評価する一方、Mójicaと同様に、MIMIVIREがヴィロファージの感染を阻止する仕組みの解明が重要だと指摘する。CRISPRの作用機序の解明が画期的なゲノム編集ツールの開発につながったように、ミミウイルスの防御機構の研究もまた、大きな驚きを秘めている可能性がある、とMarraffiniは続ける。「ミミウイルスには、生物学の概念を覆すような発見がまだまだ詰まっていることでしょう。MIMIVIREを含め、その一部は新たな応用につながる可能性があります。それはCRISPRのようなゲノム編集かもしれませんし、全く別の分野での応用かもしれません」。手を取るのは寝る前と休憩時ですね。記事をみるのが日課になっています。基本的には化学系の学生といえど、元々科学(サイエンス)が好きな子ばかりであると思うので、若い学生ほどよく読んでいる気がします。平易な日本語で科学分野の最新記事が記載しており、大変読みやすい。