[論文レビュー] Mimivirus and the emerging concept of "giant" virus

Jean‐Michel Claverie, Hiroyuki Ogata+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2005

Bacteriophages and microbial interactions参考文献 44被引用数 34

ひとこと要約

本論文は、120万塩基対のゲノムと400 nmを超える粒子サイズを有する巨大DNAウイルス、Mimivirusを紹介する。このウイルスは、ウイルスと細胞生物の境界を曇らせる。本論文は、これらの複雑なウイルスを分類するための用語「girus」を提唱する。このウイルスは、通常は細胞生物に見られる遺伝子、例えばアミノアシル-tRNA合成酵素をコードしており、従来のウイルスの定義に挑戦し、生命の分類の根本的再考を促す。

ABSTRACT

The recently discovered Acanthamoeba polyphaga Mimivirus is the largest known DNA virus. Its particle size (>400 nm), genome length (1.2 million bp) and large gene repertoire (911 protein coding genes) blur the established boundaries between viruses and parasitic cellular organisms. In addition, the analysis of its genome sequence identified new types of genes not expected to be seen in a virus, such as aminoacyl-tRNA synthetases and other central components of the translation machinery. In this article, we examine how the finding of a giant virus for the first time overlapping with the world of cellular organisms in terms of size and genome complexity might durably influence the way we look at microbial biodiversity, and force us to fundamentally revise our classification of life forms. We propose to introduce the word "girus" to recognize the intermediate status of these giant DNA viruses, the genome complexity of which make them closer to small parasitic prokaryotes than to regular viruses.

研究の動機と目的

• Mimivirusを、前例のないサイズとゲノムの複雑性を持つ新しい巨大ウイルスとして特徴づけること。
• Mimivirusのゲノムが、従来のウイルスと細胞生物の区別に与える影響を調査すること。
• 翻訳機構に関与する遺伝子など、通常ウイルスに存在しない特異な遺伝子を同定・分析すること。
• 巨大ウイルスがウイルスと細胞生物の中間的立場にあることを反映する新しい分類的概念「girus」を提唱すること。
• ゲノム的・構造的特徴に基づいて、微生物の多様性と生命形態の分類の再考を促すこと。

提案手法

• Mimivirusのゲノム配列を決定し、タンパク質コード領域と機能的アノテーションを同定するためのバイオインフォマティクス解析。
• 比較ゲノム解析により、翻訳や代謝に関与する遺伝子の同源遺伝子を同定する。
• 電子顕微鏡を用いたウイルス粒子のサイズおよび形態的特徴の評価。
• 保存された遺伝子の系統解析により、細胞生物との進化的関係を評価する。
• アミノアシル-tRNA合成酵素をコードする遺伝子を含む、ウイルスで以前に観察されていなかった新しい遺伝子ファミリーの同定。
• 巨大ウイルスがウイルスと寄生性原核生物の中間的生物学的立場にあることを示すために、「girus」という用語を提唱する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Mimivirusのゲノムサイズと複雑性は、既知のウイルスおよび細胞生物と比べてどのように異なるか？
• RQ2 Mimivirusのゲノムに、特に中心的な細胞プロセスに関与する遺伝子はどのような種類が存在するか？
• RQ3 サイズと遺伝子内容の観点から、Mimivirusは従来のウイルスの定義にどの程度挑戦しているか？
• RQ4 ウイルスに翻訳関連遺伝子が存在することは、進化的・分類学的にどのような意味を持つのか？
• RQ5 寄生性細胞生物と構造的・ゲノム的重複を示す巨大ウイルスは、どのように分類されるべきか？

主な発見

• Mimivirusは、発見当時、最大の既知のDNAウイルスである120万塩基対のゲノムを有する。
• ウイルスは911個のタンパク質コード遺伝子をコードしており、通常のウイルスと比べて顕著に多い。また、細胞生物の特徴であるアミノアシル-tRNA合成酵素をコードする。
• Mimivirusの粒子は400 nmを超える直径を有し、小さな細菌と同程度のサイズに位置づけられ、ウイルスと細胞生物の境界を曇らせる。
• 翻訳、DNA修復、代謝に関与する遺伝子の存在は、ウイルスにおいて以前に観察されていなかった生物学的複雑性を示唆する。
• Mimivirusの発見は、ウイルスと細胞生物の伝統的な境界の再考を必要とし、この新しいカテゴリーを示すために「girus」という用語の提唱を促す。
• ゲノム解析により、ウイルスゲノムで以前に同定されていなかった新しい遺伝子ファミリーが発見され、独自の進化的系統を示唆する。