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構造生物学：海洋性シアノバクテリア内部でのウイルス粒子組み立て中間体の画像化
Nature 502, 7473 doi: 10.1038/nature12604
シアノバクテリアは光合成細菌で、地球上の有機炭素固定量の約25％はその働きによっている。シアノバクテリアが太陽エネルギーと二酸化炭素を生物エネルギーと酸素に変換し始めたのは、20億年以上も前である。シアノバクテリアに感染するシアノファージは、シアノバクテリアの集団構成を制御し、水平遺伝子伝播を仲介することによって海洋生態系の調節に重要な役割を果たしている。今回我々は、ゼルニケ位相差法を用いた低温電子線トモグラフィー（cryoET）を使って、シアノファージSyn5の成熟過程を宿主であるSynechococcusの細胞内で観察した。この画像化法では、従来型のcryoETに比べると大幅に改善された画像コントラストが得られるため、チラコイド膜やカルボキシソーム、ポリリボソームなどの細胞内成分に加えて、感染細胞の細胞質ゾル中に多数含まれるファージも、容易に直接見分けられる。感染のさまざまな段階で、細胞内の子孫ウイルスの構造特性と相対存在量とを関連付けることによって、Syn5ウイルス粒子のさまざまな組み立て中間体が明らかになった。これらの結果は、ゲノム充填の初期段階で、プロキャプシドが足場タンパク質を放出し、広がって容積が増えることを示している。組み立て過程のもっと後の段階では、尾部の備わった完全なウイルス粒子で、尾部の他に角のあるものと無いものが観察された。ここで述べた形態形成経路は高度に保存されており、もっと複雑な生物に感染する二本鎖DNAウイルスの形態形成経路よりも、おそらくずっと早く確立されたと思われる。
