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ウイルスが昆虫の組織を移動する仕組み

研究によると、昆虫の中腸と唾液腺でウイルスの移動があることがわかった。

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昆虫のウイルス運動昆虫のウイルス運動か調べてる。ウイルスが昆虫の組織をどうやって移動する
目次

ウイルスは動物の宿主に入り込んで、増殖した後、宿主の細胞を出て感染を広める必要がある。そのために、さまざまな種類の細胞や組織を通過しなきゃいけない。このプロセスは、昆虫によって広がるウイルス、いわゆるアルボウイルスにとって特に難しい。これらのウイルスは、昆虫の中で重要な二つのバリア、すなわち中腸と唾液腺を通過しなきゃならないんだ。

昆虫ウイルスの種類

昆虫ウイルスは二つのタイプに分けられる:一つの宿主だけで成長できるもの(昆虫特異的ウイルスみたいな)と二つ以上の宿主を必要とするもの(アルボウイルスみたいな)。昆虫特異的ウイルスは昆虫の個体数をコントロールするのに役立つ。例えば、バキュロウイルスは昆虫に有害で、自然な農薬として使われている。

ウイルスを運ぶ昆虫は人にとってリスクをもたらすことがある。数十億人がアルボウイルスによって引き起こされる病気のリスクにさらされているんだ。これらのウイルスは、昆虫と脊椎動物の間を移動するために適応された面白いライフサイクルを持っていて、これは多くの生物学的な課題を示している。

ウイルスの侵入と移動

ウイルスが昆虫に入ると、通常は中腸で感染を始める。ウイルス粒子は食べ物と一緒に取り込まれて、中腸の細胞に入っていく。この粒子は腸の面から細胞に入って増殖する。新しいウイルス粒子を生成したら、それが細胞の基底面から昆虫の血流に放出され、他の組織に感染が広がる。中腸は感染の初期段階にとって非常に重要で、ウイルスが中腸からどれだけ逃げられるかが感染の成功に影響する。アルボウイルスにとって、唾液腺に感染することは、昆虫が餌を食べるときにウイルスを他の宿主に移すために不可欠だ。

昆虫組織の構造

中腸と唾液腺は、特定の役割を持つ一層の細胞で構成されている。中腸には四つの種類の細胞があって、特別な層(ペリトロフィックマトリックス)によって保護されている。この細胞は栄養を吸収したり、感染から守ったりするためにデザインされている。

唾液腺も一層の細胞で構成されていて、消化を助けたり、昆虫が餌を食べるときに他の物質を供給したりする。唾液の分泌物には、昆虫が宿主を操作するのに役立つさまざまな化合物が含まれていることがある。唾液腺の細胞は、餌を食べる際に迅速に使用するために、大量の唾液を貯蔵できるんだ。

ウイルスが昆虫細胞を利用する方法

ウイルスが昆虫細胞を通過するための経路は、あまりよく理解されていない。ウイルスが宿主細胞の構造を変えて、移動を容易にすることが可能なんじゃないかとも考えられている。つまり、中腸と唾液腺で細胞の振る舞いが異なることが、ウイルスの移動パターンに影響を与える可能性があるんだ。

ウイルスは通常、中腸の細胞に腸の表面から入り、反対側から新しい粒子を昆虫の循環系に放出する。一方、唾液腺のウイルス粒子は底から入り、上から唾液に出て新しい宿主を感染させる準備をする。これは、ウイルスの種類によって細胞の中での振る舞いが異なる可能性を示している。

研究の焦点

この研究は、重要な二つの昆虫組織、中腸と唾液腺でのウイルスタンパク質の移動を調べることに焦点を当てている。昆虫特異的ウイルスからのバキュロウイルスGP64とアルボウイルスからのベシキュラー性口内炎ウイルス(VSV)Gという二つのモデルウイルスタンパク質を使用して、昆虫のショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)でそれらがどのように輸送されるかを確認する。

研究の目的は、これらのタンパク質が細胞の正しい部分に指示される方法を確立することで、ウイルスのライフサイクルにとって重要だ。これらの動きを理解することは、昆虫特異的ウイルスと昆虫が媒介するウイルスが宿主の中でどのように機能するかを理解するのに役立つ。

使用した方法

ショウジョウバエは、GP64またはVSV Gタンパク質を発現するように遺伝子改変された。そして、これらのタンパク質が中腸と唾液腺の中でどこにいるのかを調べて、それらが細胞内のターゲットエリアにうまく輸送されているかどうかを確認した。

中腸での観察

ショウジョウバエの中腸でGP64またはVSV Gが発現したとき、両方のタンパク質が細胞の基部に蓄積しているのが見つかった。ウイルスが宿主を感染させるためには、ウイルス粒子を中腸の細胞の基底面から血液(ヘモリンプ)に放出する必要があるから、これは重要な結果だ。研究では、これらのタンパク質が他のウイルスタンパク質や感染を必要とせず、基底面に到達できることが確認された。

唾液腺での観察

対照的な結果として、唾液腺細胞でGP64とVSV Gが発現したとき、GP64は中腸と同様に基部にソートされることがわかった。しかし、VSV Gは主に唾液腺細胞の上部または上皮部分に存在しているのが見つかった。これは、VSVが宿主への感染を助けるために、唾液腺の上部から唾液管に出なければならないという考えを支持する。この研究は、各組織タイプでこれらのタンパク質の移動に影響を与える異なる経路と信号があることを示唆している。

特定のタンパク質モチーフの役割

研究はまた、ウイルスタンパク質の特定の部分であるYxxØモチーフにも焦点を当てていて、これはタンパク質を細胞内の正しい場所に指示するのに役立つと考えられている。このモチーフへの変更は、中腸の細胞でのタンパク質の移動に乱れを引き起こしたが、唾液腺での移動には大きな影響を与えなかった。これは、唾液腺では他の信号がタンパク質をガイドしている可能性があることを示唆している。

関与する宿主因子

次に、研究者たちは中腸細胞でVSV Gの移動に必要な宿主因子を探した。タンパク質を細胞内の適切な場所に移動させるのを助けることが知られているクラトリンアダプタータンパク質複合体の役割を調査した。いくつかのアダプター複合体は、VSV Gが中腸細胞の基底領域に移動するのに重要であることがわかった。研究では、ベシキュラー輸送を制御する特定のRab GTPaseも、これらの細胞でのVSV Gの移動にとって重要であることが示唆された。

結論

この研究は、ウイルスが昆虫の宿主とどのように相互作用するか、特に中腸や唾液腺といった重要な組織を通過する方法についての理解を深めるものだ。これらのプロセスを理解すれば、人間や動物に影響を及ぼす昆虫媒介病を制御するための戦略を開発するのに役立つ。研究結果は、いくつかの経路は異なる細胞タイプにわたって保存されている一方で、大きな違いも存在し、これらの複雑な相互作用を完全に理解するためにはさらなる調査が必要だということを示している。

オリジナルソース

タイトル: Variations in polarized trafficking of viral envelope proteins from insect-specific and insect-vectored viruses in insect midgut and salivary gland cells

概要: Systemic viral infection of insects typically begins with primary infection of midgut epithelial cells (enterocytes) and subsequent transit of virus in an apical-to-basal orientation through the polarized enterocytes into the hemocoel. In the case of insect-vectored viruses, a similar yet oppositely oriented process (basal-to-apical virus transit) occurs upon secondary infection of salivary glands, and is necessary for virus transmission to non-insect hosts. To examine this inversely oriented virus transit in these polarized tissues, we assessed the intracellular trafficking of two model viral envelope proteins (baculovirus GP64 and vesicular stomatitis virus glycoprotein, VSV G) in the midgut and salivary gland cells of the model insect, Drosophila melanogaster. Using transgenic Drosophila fly lines that inducibly express either GP64 or VSV G, we found that both proteins were trafficked basally in midgut enterocytes. In salivary gland cells, VSV G was trafficked to apical membranes in most but not all cells, whereas GP64 was trafficked consistently to basal membranes. We further examined the mechanism of polarized trafficking in midgut and salivary gland epithelia and found that a cytoplasmic YxxO motif in both VSV G and GP64 proteins is critical for basal trafficking of each envelope protein in midgut enterocytes, but dispensable for their trafficking in salivary gland epithelial cells. Using RNAi, we found that clathrin adapter protein complexes AP1 and AP3, as well as several Rab GTPases (Rab1, 4, 8, 10, 23, 30, and - 35), were involved in polarized VSV G trafficking in midgut enterocytes. Our results indicate that these viral envelope proteins encode the requisite information and require no other viral factors for appropriately polarized trafficking. In addition, they exploit tissue-specific differences in protein trafficking pathways to facilitate virus egress in the appropriate orientation for establishing systemic infections and vectoring infection to other hosts. Author SummaryViruses that use insects as hosts must navigate specific routes through the insects tissues to complete their life cycles. The routes may differ substantially depending on the life cycle of the virus. Some insect pathogenic viruses, such as baculoviruses, establish a systemic infection and this represents an endpoint in the infection cycle in the insect. In contrast, many insect-vectored viruses establish a systemic infection in the insect, but must also deliver infectious virus to the insects non-insect host. In both cases, the virus must first navigate through the midgut epithelium to establish a systemic infection, but insect-vectored viruses must also navigate through the salivary gland epithelium. Both midgut and salivary gland cells are polarized, and insect-vectored viruses appear to traffic in opposite directions in these two tissues. In this study, we asked whether two viral envelope proteins alone encode the signals necessary for polarized trafficking associated with their respective life cycles. Using two representative viral envelope proteins (VSV G and baculovirus GP64) and Drosophila as a model insect to examine tissue-specific polarized trafficking of viral envelope proteins, we identified one of the virus-encoded signals and several host proteins associated with regulating the polarized trafficking in the midgut epithelium.

著者: Nicolas Buchon, J. J. Hodgson, R. Y. Chen, G. Blissard

最終更新: 2024-02-13 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.13.580057

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.13.580057.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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