ヘルプ！彼の描いたウイルスはどうしてこんなに美しいのでしょう！ ！ ！

地球上では、相互につながった道路、密集した建物、山、川、花、植物、昆虫、魚などすべてが、現在人間の目が認識しているマクロな世界を構成しています。

マクロの世界を一万倍、あるいは十万倍に拡大すると、私たちの目に映るのはまったく異なる「新しい世界」となるでしょう。私たちはこの世界に住む「先住民」をウイルスと呼んでいます。

MERSコロナウイルス

私たち人間が肌の色によって異なる人種に分けられるのと同じように、ウイルスもさまざまな種類に分けられ、主に DNA ウイルスと RNA ウイルスに分けられます。

DNA ウイルスは、防御層を突破して最終的に生物細胞の核に入り込み、その後、自身の遺伝物質を生物 DNA と密かに結合させて転写する必要があります。

HBV 複製の簡略版: ウイルスが細胞に侵入します。外膜が剥離する。ウイルスの環状 DNA が核に入ります。 CCC-DNAが作成されます。 RNAに転写されます。 RNA は新しいカプシドにパッケージ化されます。新しいウイルスが生成されます。ウイルスは細胞から出ます。画像出典: researchfeatures

RNA ウイルスは細胞核に入る必要がありません。ウイルスは細胞内に侵入できれば目的を達成できる。なぜなら、体内のメッセンジャーRNAを模倣して、必要なプロテアーゼやいくつかの構造タンパク質の転写を誘導できるからだ。

例えば、2019年に出現した新型コロナウイルス（COVID-19）はRNAウイルスであり、RNAウイルスの中でも最大のウイルスです。このファミリーのメンバーには、有名な SARS ウイルス、MERS ウイルスなども含まれており、これらはすべてコロナウイルスです。

これらのウイルスと戦うためには、まずウイルスを理解する必要がありますが、人間の目ではウイルスの本当の姿を直接見ることはできないため、電子顕微鏡を使用するしかありません。

では、これらのウイルスは電子顕微鏡で見るとどのように見えるのでしょうか?

以前、有名な医学誌「ランセット」が2019年新型コロナウイルスの高解像度電子顕微鏡写真を掲載した。見た目は少しツルツルしていて、表面には円筒状の突起がたくさんあります。実はこれがコロナウイルスの名前の由来でもあります。小さな王冠のように見えます。

画像出典: The Lancet

しかし、電子顕微鏡から直接撮影したこれらの疑似カラー写真に加えて、以下のコロナウイルスのイラストのように、電子顕微鏡下でウイルスをカラーペインティングで描いた人もいます。

画像出典: RCSB タンパク質データベース

この画像は、呼吸器細胞から分泌された粘液、抗体、いくつかの小さな免疫系タンパク質に囲まれて肺胞に侵入するコロナウイルスを示しています。

ウイルスは、S（スパイク）タンパク質、M（膜）タンパク質、E（エンベロープ）タンパク質、N（ヌクレオカプシド）タンパク質を含む膜に包まれています。

S タンパク質はスパイクとも呼ばれ、主に細胞膜の表面に付着してウイルスが細胞内に侵入するのを助けるために使用されます。

M タンパク質は、細胞内に侵入した後のウイルスのもう一つのカモフラージュ層であり、内部の核タンパク質の組織化に関与することができます。

E タンパク質はウイルスの出芽に関与する膜チャネルです。

ウイルスの内部には、コロナウイルスのゲノムRNAに結合するNタンパク質のコピーが多数含まれています。 （対応する位置は下図の通りです）

これを読んだ後、学生の中には、これらのウイルスの構造は本当に正しいのだろうかと疑問に思う人もいるかもしれません。

ここで、この絵の作者である計算生物学者であり科学イラストレーターでもある David S. Goodsell について触れておかなければなりません。

グッドセル氏は1月27日にコロナウイルスの最初のスケッチを描き始めた。科学的事実の忠実な再現を最も重視したため、作成中に電子顕微鏡写真を参照し、X線結晶構造解析や生物学的コンピューターシミュレーションなどの手法を用いて、ウイルス分子間の空間構造と分子間の関係を完全に理解した。

しかし、新型コロナウイルスに関する研究データは多くないため、グッドセル氏はむしろSARSウイルスに言及した。コロナウイルスには実のところ多くの共通点があり、最も直感的にわかるのは外見です。一方、違いは膜上のタンパク質にあります。なぜなら、コロナウイルスはすべて独自のタンパク質構造を持っているからです。

SARSの発生後、生物学者たちはこうしたタンパク質構造をいくつか特定し、RCSBタンパク質データバンク（PDB）を通じて共有したため、グッドセル氏はこれらのタンパク質構造に基づいてコロナウイルスの絵を描き始めた。

数日間の徹底的な調査の後、グッドセルは線画を完成させ、それに色を付けました。ウイルス自体はカラフルではありませんが、明るい色によってその構造をはっきりと区別することができます。

また、分子の構造自体がすでに非常に複雑であることを考慮して、あまり「凝りすぎ」にならないように、グッドセルは絵画のスタイルをできるだけシンプルにしました。たとえば、ピンク色のスパイクタンパク質、ラベンダー色のヌクレオカプシド、そしてウイルスの「曼荼羅」とも言える淡黄色の粘液の背景などです。

グッドセル氏は、このコロナウイルスの絵のほかにも、以前に描いたエボラウイルスの断面構造など、数多くのイラストを手掛けている。

この画像はエボラウイルスの構造を表しており、外側は膜に包まれており（ピンク色の部分）、その上には多数のエボラ糖タンパク質が散在しています（膜上に生えている小さな木のように見える濃い緑色の部分）。

画像ソース: wellcomecollection

内部にはマトリックスタンパク質の層（青い部分）があり、これが外膜を支え、ウイルスのRNAゲノムを格納する中央の円筒形のヌクレオカプシド（薄緑の部分）を固定します。

HIVウイルスのさまざまな絵もあります。

たとえば、下の画像は、免疫システムによって攻撃されている HIV (左上の赤い球) を示しており、表面には小さな Y 字型の抗体が結合しています。

未熟な HIV ウイルスと成熟した HIV ウイルスも同様です。

下の写真は、出芽後はまだ完全に成熟していない HIV ウイルスを示しています。 Gag 構造タンパク質は淡いピンク色、その他のウイルスタンパク質 (調節タンパク質、補助タンパク質) はマゼンタ色、RNA は黄色、細胞タンパク質は青色、tRNA は緑色です。

未成熟HIVウイルス

この画像は、青色の Gag 構造タンパク質、マゼンタ色のウイルス酵素、緑色の補助タンパク質、黄色のウイルス RNA を含む成熟した HIV ウイルス粒子を示しています。さらに、宿主タンパク質と tRNA は紫色で表示されます。

成熟したHIVウイルス

グッドセルは、カラーペインティングを用いて、もともと単調で灰色だったウイルスを鮮やかで美しい絵画に変身させます。

これらの絵画は広く評価され、有名雑誌の表紙を何度も飾ったり、教育用絵本にもなっています。

学術会議のロゴにも使われました。

レトロウイルスと日和見感染に関する会議 (CROI) のウェブサイト

正直に言うと、これらの美しいウイルスの絵を見た後、もしそれらがそれほど致命的でなかったら、本当に美しいだろうと思わずにはいられません。 （でもグッドセルの絵は美しすぎるようです）