「それは正気の沙汰ではない」：ヒトの腸内微生物から新たなウイルスのような存在が発見される | 科学

生物学者は、植物、動物、微生物から大量の遺伝子配列を収集して分析するにつれて、生命の定義そのものに疑問を呈する可能性のあるものを含む驚きに遭遇し続けています。 今週プレプリントで報告された最新のものは、人間の口や腸内に生息する細菌に生息する新種のウイルスのような存在である。 スタンフォード大学の発掘チームがそう呼んでいるこれらの「オベリスク」は、RNAのループで構成されていると思われるゲノムを持ち、それに属する配列が世界中で発見されている。

他の科学者たちはオベリスクのデビューを喜んでいます。 「それは正気の沙汰ではありません」とノースカロライナ大学チャペルヒル校の細胞生物学者および発生生物学者マーク・パイファー氏は言う。 「見れば見るほど、おかしなものが見えてくる。」

オハイオ州立大学の統合生物学者マシュー・サリバン氏によると、オベリスクが人間の健康に影響を与えるかどうかはまだ不明だが、オベリスクは細菌宿主の遺伝子活性を変化させる可能性があり、それがひいては人間の遺伝子に影響を与える可能性があるという。

ほとんどの人は、RNA (リボ核酸) が DNA の分身であることを知っています。DNA ベースの遺伝子にコード化されたタンパク質製造レシピを、タンパク質のアミノ酸をつなぎ合わせる細胞核の外側の分子「キッチン」に伝達します。 しかし、インフルエンザ、エボラ出血熱、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）を引き起こすウイルスを含む200以上のウイルスはDNAを回避し、RNAのみで構成されるゲノムを持っています。 それらのゲノムには、ウイルスの殻とリボザイムを構成するタンパク質をコードする配列が含まれており、リボザイムはウイルスが細胞内に入ると元の RNA をコピーできるようにする酵素です。

ウイルスが生きているかどうかについては、科学者たちは今でも議論している――ウイルスは宿主細胞の分子から独立して複製できない――しかし、さらに単純な「生き物」も存在する。 20 世紀初頭、植物病理学者は、基本的にウイルスの典型的なタンパク質の殻を持たない RNA の感染性ループであるウイロイドを発見しました。 ウイロイドゲノムはタンパク質をまったくコードしていないようだ。 ウイロイドは、植物のゲノムと、時には壊滅的な方法で相互作用するため、多くの関心を集めています。たとえば、ジャガイモ、キク、その他の作物や花の発育阻害や変形を引き起こします。

ウイロイドは植物に限定されると長い間考えられていたが、最近、動物、細菌、その他の生命体由来の配列データベースの中でウイロイド様の環状 RNA ゲノムの証拠がいくつか見つかっている。 未発見の RNA ゲノムの新たな探索において、スタンフォード大学の生物学者アンドリュー ファイア氏、大学院生のイワン ゼルデフ氏、およびその同僚らは、ヒトの体内に生息する微生物の活性遺伝子の既存のカタログを解析して、サークルを形成すると予測される RNA 配列 (構造) を解析する洗練されたソフトウェアを開発しました。ウイルスとウイロイドの両方の遺伝物質。 「このアプローチには本当に感銘を受けました」とローレンス・バークレー国立研究所DOE共同ゲノム研究所の計算生物学者サイモン・ルー氏は言う。彼は細菌にウイロイドや類似の実体が含まれている可能性を示唆する2023年の論文に取り組んでいる。 「著者たちは本当にクリエイティブでした。」

スタンフォード大学の検索では、それぞれ約 1000 塩基からなり、おそらく別個のオベリスクを表す 30,000 近くの予測 RNA サークルが得られました。 RNAウイルスは通常、より多くの塩基を持っているため、それらは本物のウイルスである可能性は低いと研究チームは結論づけた。 しかし、オベリスク配列の一部は RNA 複製に関与するタンパク質をコードしており、標準的なウイロイドよりも複雑になっています。 しかし、ウイロイドと同様、オベリスクは殻を構成するタンパク質をコードしていないようだ。 ルー氏は、オベリスクがウイロイドや他のウイロイド状粒子とどのように区別できるかを確認するにはさらなる研究が必要であると述べている。

調査されたヒトの微生物データベースの中で、オベリスク配列はヒトの腸内細菌の 7% と人間の口の中の細菌の半分で見つかりました。 そして、体のさまざまな部分の微生物のオベリスクには独特の配列があると、Fire らの研究者らは、bioRxiv に 1 月 21 日に投稿されたプレプリントで報告しています。 オベリスクには、これまでに他の生物で発見されているものとは異なる遺伝子が含まれているため、「ヒトおよび地球規模のマイクロバイオームに定着し、気付かれずに存在する多様なRNAのクラスを構成している」と研究チームは書いている。 (Fire およびプレプリントの他の共著者は、自分たちの研究についてのコメントを拒否しました。)

「私はこう思います [work] これは、私たちがまだこのウイルスの世界のフロンティアを探索していることを示すもう1つの明らかな兆候です」と、新種のウイルス様実体の探索にも取り組んでおり、1,500万を超える関連配列のデータベースの編集に貢献したルー氏は述べています。

大きな疑問の 1 つは、ウイルスがますます複雑になるウィロイドやオベリスクから進化したのか、それとも最初に出現してからこれらのより単純な構造に退化したのかということです。 「これは、現在この分野に携わっていて最もエキサイティングな部分の 1 つです。」とルー氏は言います。「地球上のウイルスの長期的な進化の全体像がゆっくりと明らかになり始めるのがわかります。」