ヒト生殖器寄生虫トリコモナス膣由来原虫ウイルスの構造

Structure of a protozoan virus from the human genitourinary parasite Trichomonas vaginalis.

• Kristin N Parent
• Yuko Takagi
• Giovanni Cardone
• Norman H Olson
• Maria Ericsson
• May Yang
• Yujin Lee
• John M Asara
• Raina N Fichorova
• Timothy S Baker
• Max L Nibert

抄録

鞭毛原虫のトリコモナス膣炎は、義務性のヒト生殖器寄生虫であり、世界中で最も頻繁に性感染症の原因となっている。臨床的に分離されたT. vaginalisのほとんどは、Totiviridae科Trichomonasvirus属に属する1つ以上の二本鎖RNA（dsRNA）ウイルスに持続的に感染しており、原虫の生態のみならず、ヒトの病気にも影響を与えていると考えられています。ここでは、電子顕微鏡と二十面体画像再構成法によって決定されたトリコモナス腟ウイルス1(TVV1)ウイルスの三次元構造について述べる。この構造から、120個のサブユニットからなるT=1キャプシドが明らかになった。想定されるプロトマーは、非対称なAB型二量体であることが確認され、デカマーまたは四量体の集合体の中間体と一致した。キャピド表面には、正20面体5倍軸の周りに隆起した台地があり、2倍軸と3倍軸を結ぶ谷があることがわかった。最近、ヒト頸部膣上皮細胞をTVV感染T. vaginalisまたは精製TVV1ウイルスに曝露した際に示されたように、5つの軸におけるキャプシド幅の広いチャネルは、ウイルスゲノムの放出を促進し、dsRNA依存性の免疫炎症反応を促進する可能性があります。広範な配列の分岐にもかかわらず、キャピシドの保存的な特徴は、おそらく真菌類のTotiviridaeのメンバーと共通の祖先に由来する螺旋に富んだ折り目を明らかにした。また、構造決定を補完するものとして、ウイルスタンパク質を質量分析で評価した結果も注目すべき点である。

The flagellated protozoan Trichomonas vaginalis is an obligate human genitourinary parasite and the most frequent cause of sexually transmitted disease worldwide. Most clinical isolates of T. vaginalis are persistently infected with one or more double-stranded RNA (dsRNA) viruses from the genus Trichomonasvirus, family Totiviridae, which appear to influence not only protozoan biology but also human disease. Here we describe the three-dimensional structure of Trichomonas vaginalis virus 1 (TVV1) virions, as determined by electron cryomicroscopy and icosahedral image reconstruction. The structure reveals a T = 1 capsid comprising 120 subunits, 60 in each of two nonequivalent positions, designated A and B, as previously observed for fungal Totiviridae family members. The putative protomer is identified as an asymmetric AB dimer consistent with either decamer or tetramer assembly intermediates. The capsid surface is notable for raised plateaus around the icosahedral 5-fold axes, with canyons connecting the 2- and 3-fold axes. Capsid-spanning channels at the 5-fold axes are unusually wide and may facilitate release of the viral genome, promoting dsRNA-dependent immunoinflammatory responses, as recently shown upon the exposure of human cervicovaginal epithelial cells to either TVV-infected T. vaginalis or purified TVV1 virions. Despite extensive sequence divergence, conservative features of the capsid reveal a helix-rich fold probably derived from an ancestor shared with fungal Totiviridae family members. Also notable are mass spectrometry results assessing the virion proteins as a complement to structure determination, which suggest that translation of the TVV1 RNA-dependent RNA polymerase in fusion with its capsid protein involves -2, and not +1, ribosomal frameshifting, an uncommonly found mechanism to date.