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SCIENTIFIC AMERICAN July 2019

The Invulnerable Cell

ウイルスをシャットアウトするゲノム改造細菌

By Rowan Jacobsen R. ジェイコブセン
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The virus touches down on the cell like a spider landing on a balloon 1,000 times its size. It has six thin legs splayed underneath a body that resembles a syringe with a bulbous head. This is a predator named lambda, and its prey is an Escherichia coli bacterium. Having found its victim, lambda now does what uncountable trillions of viruses have done since life first emerged: it latches onto the cell membrane with its legs, attaches its syringelike part to a pore and contracts, injecting its DNA inside.  ウイルスが細胞に付着した。自分の1000倍の大きさの風船に止まったクモのような姿だ。球形の頭のついた注射器に似た体の下に,6本の細い脚を広げている。このウイルスの名は「ラムダ・ファージ」,狙うは大腸菌である。獲物を見つけたラムダは,生命の出現以来これまで無数のウイルスが行ってきた通り,その脚で細胞膜をつかみ,注射器状の部分を細胞膜の穴にくっつけ,自らのDNAを細胞内に注入する。
The DNA contains the instructions for making more viruses, and that is pretty much all a virus is: a protein capsule holding blueprints for building more copies of itself. Viruses do not have the molecular machinery to build new things. Instead they break into cells and hijack cellular equipment, using it to replicate until there are so many viruses, they burst through the cell walls. They can do this because all organisms, from rhinoceroses on African plains to rhino­viruses infecting your nose, use the same coding system, which is based on nucleic acids such as DNA. Feed the code into the cell, and it will use those instructions to build proteins.  このDNAはさらに多くのウイルスを作るための指令を含んでいる。ウイルスの実体はこのDNAがほぼすべてで,自らの複製を作る設計図がタンパク質のカプセルに入っているだけだ。ウイルスは新しい物質を作り出すための分子機構を持っていない。その代わり細胞に侵入し,細胞の機構を乗っ取って自分の複製を作る。複製ウイルスが細胞いっぱいに増えると,細胞壁を突き破って外に出ていく。
 これが可能なのは,鼻かぜを引き起こすライノウイルスからアフリカの平原にいるライノセラス(サイ)まで,すべての生物がDNAなどの核酸に基づく同じ遺伝暗号システムを用いているからだ。大腸菌などの細胞にウイルスのDNAコードを与えると,その指示に基づいてタンパク質を作る。
In the infected bacterium, that process starts. New viral proteins take shape. Things are looking good for lambda. Within minutes the cell will be bursting at the seams with a multitude of brand-new viruses. When they break out, each one will head for another bacterium, aiming to repeat this cycle over and over again.  ラムダ・ファージに感染された大腸菌でも,このプロセスが始まった。新しいウイルスタンパク質ができ始める。ラムダにとっては順調だ。数分もすれば,できたての大量のウイルスで細胞がはじけるだろう。飛び出したウイルスはそれぞれ別の細菌に向かい,このサイクルを何度も繰り返すだろう。
Then the cellular machinery freezes. It simply cannot read the virus’s DNA. In the seemingly eternal duel between virus and cell, this failure has never happened. And now it means lambda is doomed.  とその時,細胞の分子機構がフリーズした。ウイルスのDNAをまるで読めないのだ。ウイルスと細胞の果てしない戦いのなかで,こんな機能停止は初めてだ。そしてこれはラムダの命運が尽きたことを意味する。
The reason for its demise is that this strain of Escherichia coli has been reprogrammed to use a DNA operating system that has never existed on earth, and the viral code is incompatible with it. The differences leave lambda as helpless as a Windows computer virus inside a Mac. The same fate will befall other viruses that attack. The people who made this bacterium and its new code believe the feature will make it immune to all viruses. They call it rE.coli-57. And they have big plans for it.  この破滅の理由は,この大腸菌株が地球上にこれまで存在したことのないDNAオペレーティングシステム(OS)を使うようにゲノムを再プログラムされており,ウイルスの使うコードはこのOSと互換性がないためだ。なので,この大腸菌に侵入したラムダは,マックPCに侵入したウィンドウズ版のコンピューターウイルスのように無力になる。ラムダ以外の他のウイルスも同じ運命をたどるだろう。この大腸菌と新しいコードを作成した研究チームは,どんなウイルスも受け付けない細胞になると考えている。研究チームはこの菌株をrE.coli-57 と名づけ,壮大な計画を抱いている。