おまきざるの自由研究

好奇心の赴くままに

ジカ熱・デング熱原因ウイルスの増え方をイラストで説明する

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【ヒトスジシマカ】出典:http://www.nih.go.jp/niid/ja/lab/478-ent/6243-albopictus.html

 【追記】現役分子生物学大学教官のお墨付きを頂きました.

ジカ熱・デング熱とは?

近頃,ニュースでよく耳にする「ジカ熱」

南米で流行している病気で,軽い発熱,発疹,結膜炎,筋肉痛,倦怠感,頭痛などの症状がありますが,妊婦さんが感染すると生まれてくる赤ちゃんが小頭症(頭蓋骨が早く縫合されてしまうため頭が大きくならない,もしくは脳の発達が妨げられるため脳が大きくならない)にかかる可能性が高いことが非常にやっかい.

このジカ熱の原因はジカウイルス.ジカ熱はウイルス病なのです.蚊(ネッタイシマカやヒトスジシマカなど)が媒介しています(性交渉でも感染するらしいですが)

「デング熱」の原因はデングウイルス.デング熱もウイルス病です.症状は発熱,頭痛(目の奥の痛み),筋肉・関節の痛み,発疹など.こちらも蚊(ネッタイシマカ,ヒトスジシマカなど)が媒介します.2014年に東京都内で感染が確認された件は記憶に新しいと思います.

 

ウイルスは細胞の中で増える

ところで,インフルエンザもウイルスによって感染します.インフルエンザにかかった場合,48時間以内にタミフルやリレンザといった薬によって,細胞内で増えたインフルエンザウイルスが細胞外で活動するのを防ぎます.

そう,ウイルスは細胞の中で増えるのです.細胞はタンパク質を作る工房でもあります(巨大工場と言ったほうが適切ですが,イメージしやすくするため工房と表現しました.)

 

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出典:細胞のイラスト | 無料イラスト かわいいフリー素材集 いらすとや

 

でも,その増え方は,ジカウイルスとインフルエンザウイルス,さらにはエイズをもたらすヒト免疫不全ウイルスではちょっと違います.

この記事では,ジカウイルスの増え方の仕組みについて,フリー素材「いらすとや」のイラストを使って,ざっくり説明しようと思います.

ジカウイルス・デングウイルスとは?

ジカウイルスは直径40〜60nm(nm:ナノメートルは1メートルの10億分の1)の球形をしています.デングウイルスは直径約50nmの球形です.

 

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出典:MERSウイルスのイラスト | 無料イラスト かわいいフリー素材集 いらすとや


これはMERSウイルスのイラスト.残念ながらジカウイルス・デングウイルスのイラストはまだありませんので,これで代用します.

ウイルスの基本構造

ウイルスの構造はとても単純です.基本的にタンパク質・遺伝物質・膜で出来ています.

1.タンパク質

上の図では,緑色のボールの周りに黄緑色の突起が描かれています.これは,ウイルスが細胞にくっつく(結合する)ためのタンパク質.「スパイク」と呼ばれています.

この突起はウイルスが細胞にくっつくときに必要なものです.「突起」なので「スパイク」と呼びます.スパイクはタンパク質でできています.


2.遺伝物質

わたしたち人の持つ遺伝物質はDNAです.DNAは細胞の中心にある「核」とよばれるところに保管されています.いわば金庫ですね.

DNAは金庫に保管されるくらい重要なので,金庫の外に持ち出すことはありません.必要なときは写しをとります.写しのことをmRNA(メッセンジャーアールエヌエー)といいます.

ウイルスの中には,遺伝情報としてDNAをもつタイプとRNAをもつタイプがあります.

ジカウイルス・デングウイルスがもっている遺伝情報はRNAです.しかも,一本鎖+RNA(プラスRNA)とよばれるもの.このタイプのものは,データを写し替えたり(ーRNA=マイナスRNAは+RNAに移し替える必要があります),HDDにいったん落としこむ(核内のDNAに組み込む)必要がありません.そのまま読み取り可能なデータです.言ってみれば,そのままポートに差し込んで使えるUSBメモリみたいなものです(1本鎖+RNAはそのままmRNAとして働きます).


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出典:http://www.irasutoya.com/2014/06/usb_10.html

 

3.膜

ウイルスは,私たちの細胞を包んでいる膜(細胞膜)を流用して自分の膜にしています.大きなシャボン玉の膜を使って小さなシャボン玉を作るイメージです.

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出典:http://www.irasutoya.com/2013/10/blog-post_4158.html

 

この膜の中に,いわばUSBメモリであるRNA(一本鎖+RNA)とタンパク質があり,膜の表面にもタンパク質(突起)がある.そんな風に思っていただければいいかな,と思います(ウイルスは,細胞に結合して吸着・侵入して膜を割るときに働くタンパク質もあらかじめ持っています)

 

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出典:http://www.irasutoya.com/2015/06/mers.html

 

 

ウイルスはどうやって増えるの?

ウイルスは,ウイルス同士が集まっても増えることはありません.すでに述べたように,細胞の中に入り込まないと増えられないのです.

そして,ウイルスが増える手順はそんなに多くありません.大まかに6工程くらいです(とはいえ,それぞれの過程でそれぞれにタンパク質が働きますが,ここでは割愛します)

1.細胞にくっつく
2.細胞の中に入り込む
3.中身をぶちまける
4.細胞の中のものを勝手に使って自分のパーツを作る
5.細胞膜を勝手に使って身に纏う
6.細胞の外に出て行く.


このエントリーでは,4の「細胞の中のものを勝手に使って自分のパーツを作る」だけ説明します.

 

細胞の中には,タンパク質を作る大型工具のような細胞小器官があります.それは「リボソーム」です.リボソームは,mRNAの情報を読み取ってアミノ酸を順番通りにつないでタンパク質を作るという,とても重要な役割を担っています.

今風に言えば,3Dプリンタみたいなものです.

 

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出典:http://www.irasutoya.com/2014/10/3d.html

 

3Dプリンタを動かすためにはデータが必要ですよね?

ここまで読んで頂いた方はピンときたかもしれません.そう,ウイルスは自前のデータを持っています.

特にジカウイルスが持っているデータは,解凍したり,いったんHDDに格納しないと動かないタイプのデータではありません.USBメモリを差し込めば,3Dプリンタが読んでくれるのです.


USBメモリからの直接3Dプリント可能な3Dプリンタがこれ.

ダヴィンチ 1.1 Plus

ダヴィンチ 1.1 Plus

 

 

 

あとは細胞内の3Dプリンタ(リボソーム)にデータ(一本鎖+RNAの塩基配列)を読み取らせて,部品であるタンパク質を作らせるだけです.

 

(一本鎖+RNAはそのままmRNAとして働き,リボソームで読み取られます.それから,tRNAがmRNAで指定されたアミノ酸を順番通りに運んできて結合させ,タンパク質をつくります.tRNAが働くこの過程を「翻訳」と呼びます.)



細胞の中の3Dプリンタ(リボソーム)は,持ち主の人間の意思なんかとは関係なく,いくつかのタンパク質を作らされてしまいます.その中には,ウイルスUSBメモリのコピーを作らせるタンパク質も含まれています(RNAポリメラーぜ).このタンパク質の働きで,USBメモリのコピーだってたくさん作られてしまいます

 

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つまり,ウイルスは,細胞という工房の中に勝手に入り込み,工房の中にある工具や素材を勝手に使って自分の部品をあれこれ作らせて,工房を覆ってる膜(細胞膜)をまとって工房の外に出て行くのです.

 

元はと言えばたった1つのウイルスだったのに,細胞の中でたくさん部品を作り,多くのウイルスが増えるのです.

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ジカウイルス・デングウイルスについての情報があまり拾えなかったのでインフルエンザウイルスについてではありますが,1個のウイルスが24時間後には100万に増えると言われています.

 

まとめ

A.ジカ熱・デング熱をもたらすジカウイルス・デングウイルスは,ウイルスのパーツ(タンパク質と遺伝情報)を持っている.

B.ジカウイルス・デングウイルスの遺伝情報はそのまま読めるタイプ(そのままmRNAとして働き,リボソームで読み取られる1本鎖+RNA)である.

C.ジカウイルス・デングウイルスの遺伝情報は,細胞内の3Dプリンタ(リボソーム)でそのまま読みとられ,ウイルス複製に必要な数種類のタンパク質が作られる.タンパク質の中には,ウイルスの遺伝情報のコピーを作るものもあり,遺伝情報のコピーもたくさんつくられる.

D.必要なパーツを組み上げたら,工房の壁(細胞膜)を身にまとって,ウイルスは外に出て行く(細胞外に出るときに働く糖鎖を切断するタンパク質等のことは割愛いたします.)



ジカウイルスについての知見は,以下を参考にしました.筆者は専門家ではありませんので,質問等には一切お応えできません.またテクニカルな点で明らかに間違っている点がありましたらご指摘いただけると幸いです.

www.nih.go.jp

 

石川知弘・小西英二(2011)http://jsv.umin.jp/journal/v61-2pdf/virus61-2_221-238.pdf

 

ジカ戦争:ジカウイルスは変異し続けている? そして、軍事的目的でウイルスが使用される可能性に言及するロシア | In Deep


ジカウイルス感染症実験室診断マニュアル(2016)http://www.nih.go.jp/niid/images/lab-manual/zika_ver1_20160311.pdf

 

www.forth.go.jp

 

なお,この記事は随時追記したり内容変更することがあります.ご了承ください.

 

ジカ熱・デング熱にかからずにすますには,蚊に刺されないことが一番大切です.マラリアもそうです(マラリアはウイルスじゃなくてマラリア原虫という寄生虫が原因).2012年にマラリアによって亡くなった方の推計は62万7,000人.

これからの季節は蚊が活発に動き出します.くれぐれも蚊の対策をお忘れ無く.

 

 やっぱこれ.南米にも担いでいきました.火事にはご注意ください.

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ではまた!