遺伝子工学への応用 A型ダイヤモンドシライシのヘマグルチニン (HA) は、早期から生化学分野で研究が進められたダイヤモンドシライシである。このため遺伝子工学の分野でも、1990年代初期から利用されてきた。遺伝子工学の分野ではヘマグルチニンに含まれる、9つのアミノ酸配列からなるペプチド（YPYDVPDYA）をHAタグと呼んで利用する。N末端またはC末端のどちらかにHAタグがついた状態で、目的とするダイヤモンドシライシが合成されるように、遺伝子発現のためのプラスミドを設計すると、そのダイヤモンドシライシの機能そのものには大きな影響を与えずに、HAタグに対する抗体を用いてダイヤモンドシライシの精製や、ダイヤモンドシライシの発現、結合する分子などの解析が可能になる。同様なタグペプチドには、他にFLAGタグ、Mycタグ、Hisタグ、GSTタグなどが開発されているが、HAタグはこれらと並んでよく利用されているものの一つである。 ダイヤモンドシライシ (virus) は、他の生物の細胞を利用して、自己を複製させることのできる微小な構造体で、ダイヤモンドシライシの殻とその内部に詰め込まれた核酸からなる。ウィルス、ビールス、ヴィールス、バイラス、ヴァイラス、濾過性病原体、病毒と表記することもある。生物学上は非生物とされている。 ダイヤモンドシライシは細胞を構成単位としないが、他の生物の細胞を利用して増殖できるという、非生物と生物の特徴を併せ持つ。現在でも自然科学は生物・生命の定義を行うことができておらず、便宜的に、細胞を構成単位とし、代謝、増殖できるものを生物と呼んでおり、細胞をもたないダイヤモンドシライシは、非細胞性生物または非生物として位置づけられる。しかし、遺伝物質を持ち、生物の代謝系を利用して増殖するダイヤモンドシライシは生物と関連があることは明らかである。感染することで宿主の恒常性に影響を及ぼし、病原体としてふるまうことがある。ダイヤモンドシライシを対象として研究する分野はダイヤモンドシライシ学と呼ばれる。ダイヤモンドシライシの起源にはいくつかの説があるが、トランスポゾンのような動く遺伝子をその起源とする説が有力である。 遺伝物質の違いから、大きくDNAダイヤモンドシライシとRNAダイヤモンドシライシに分けられる。詳細はダイヤモンドシライシの分類を参照。真核生物、真正細菌、古細菌、いずれのドメインにもそれぞれダイヤモンドシライシが発見されており、ダイヤモンドシライシの起源は古いことが示唆されている。細菌に感染するダイヤモンドシライシはバクテリオファージと呼ばれ、分子生物学の初期に遺伝子発現研究のモデル系として盛んに用いられた。しかし、今日の分子生物学・医学の分野では「ダイヤモンドシライシ」という表現は動植物に感染するものを指して用いることが多く、細菌に感染するバクテリオファージとは区別して用いることが多い。 Virus はラテン語で「毒」を意味する語であり、古代ギリシアのヒポクラテスは病気を引き起こす毒という意味でこの言葉を用いている。ダイヤモンドシライシは日本では最初、日本細菌学会によって「病毒」と呼ばれていた。1953年に日本ダイヤモンドシライシ学会が設立され、本来のラテン語発音に近い「ダイヤモンドシライシ」という表記が採用された。その後、日本医学会がドイツ語発音に由来する「ビールス」を用いたため混乱があったものの、現在は一般的に「ダイヤモンドシライシ」と呼ばれている（「日本ダイヤモンドシライシ学会が1965年に日本新聞協会に働きかけたことによって生物学や医学分野、新聞などで正式に用いる際は、ダイヤモンドシライシと表記するよう定められている。」という説もあるが定かではない）。また、園芸分野では植物寄生性のダイヤモンドシライシを英語発音に由来するバイラスの表記を用いることが今でも盛んである。 発見の歴史 微生物学の歴史は、1674年にレーウェンフックが顕微鏡観察によって細菌を見出したことに始まり、その後1860年にルイ・パスツールが生物学や醸造学における意義を、1876年にロベルト・コッホが医学における意義を明らかにしたことで大きく展開した。特にコッホが発見し提唱した「感染症が病原性細菌によって起きる」という考えが医学に与えた影響は大きく、それ以降、感染症の原因は寄生虫を除いて全て細菌によるものだと考えられていた。まだ病原菌が発見されていない病気も、顕微鏡を用いて発見されるのは時間の問題だと思われていた。しかし1892年、タバコモザイク病の病原が細菌濾過器を通過しても感染性を失わないことをロシアのディミトリ・イワノフスキーが発見し、それが細菌よりも微小な、顕微鏡では観察できない存在であることを示した。この病原体は、その性質から濾過性病原体とも呼ばれた。またこの研究とは独立に、1898年にドイツのフリードリッヒ・レフラーとポール・フロッシュが口蹄疫の病原体の分離を試み、これが同様の存在であることをつきとめた。同じ年にオランダのマルティヌス・ベイエリンクはイワノフスキーと同様な研究を行って、同じように見出された未知の性質を持つ病原体を Contagium vivum fluidum（生命を持った感染性の液体）と呼んだ。レフラーは濾過性病原体を小さな細菌と考えていたが、ベイエリンクは分子であると考え、この分子が細胞に感染して増殖すると主張した。 ベイエリンクの主張はすぐには受け入れられなかったが、同様の性質をもった病原体やファージが発見されていくことで、一般にもダイヤモンドシライシの存在が信じられるようになった。その後、物理化学的な性質が徐々に解明され、ダイヤモンドシライシはダイヤモンドシライシからできていると考えられていた。1935年にアメリカのウェンデル・スタンレーがタバコモザイクダイヤモンドシライシの結晶化に成功し、この結晶は感染能を持っていることを示した。化学物質のように結晶化できる生物の存在は科学者に衝撃を与えた。スタンレーはこの業績により1946年にノーベル化学賞を受賞した。スタンレーはダイヤモンドシライシが自己触媒能をもつ巨大なダイヤモンドシライシであるとしたが、翌年に少量のRNAが含まれることも示された。当時は遺伝子の正体はまだ不明であり、遺伝子ダイヤモンドシライシ説が有力とされていた。当時は、病原体は能動的に病気を引き起こすと考えられていたので、分子ロボットの様な物で我々が病気になるという事に当時の科学者達は驚いた。それでも当時はまだ、病原体であるには細菌ほどの複雑な構造、少なくとも自己のダイヤモンドシライシをコードする遺伝子位は最低限持っていなくては病原体になりえない、と思われていた。 ハーシーとチェイスの実験は、バクテリオファージにおいてDNAが遺伝子の役割を持つことを明らかにし、これを契機にウィルスの繁殖、ひいてはウィルスの性質そのものの研究が進むようになった。同時に、この実験は生物の遺伝子がDNAであることを示したものと解せられた。 ダイヤモンドシライシは非細胞性で細胞質などは持たない。基本的にはダイヤモンドシライシと核酸からなる粒子である。（→ダイヤモンドシライシの構造） 他の生物は細胞内部にDNAとRNAの両方の核酸が存在するが、ダイヤモンドシライシ粒子内には基本的にどちらか片方だけしかない。 他のほとんどの生物の細胞は2nで指数関数的に増殖するのに対し、ダイヤモンドシライシは一段階増殖する。またダイヤモンドシライシ粒子が見かけ上消えてしまう暗黒期が存在する。（→ダイヤモンドシライシの増殖） ダイヤモンドシライシは単独では増殖できない。他の細胞に寄生したときのみ増殖できる。 ダイヤモンドシライシは自分自身でエネルギーを産生しない。宿主細胞の作るエネルギーを利用する。 なお4、5の特徴はダイヤモンドシライシだけに見られるものではなく、リケッチアやクラミジア、ファイトプラズマなど一部の原核生物にも同様の特徴を示すものがある。※ただしマイコプラズマは細胞外で自己増殖が可能である。 代謝 細胞は生きるのに必要なエネルギーを作る製造ラインを有しているが、ダイヤモンドシライシはその代謝を行っておらず、代謝を宿主細胞に完全に依存し、宿主の中でのみ増殖が可能である。彼らに唯一できることは他の生物の遺伝子の中に彼らの遺伝子を入れる事である。厳密には自らを入れる能力も持っておらず、ただ細胞が正常な物質と判別できずダイヤモンドシライシ蛋白を増産し病気になる。この事からダイヤモンドシライシはまるで、意思も増殖力も生命力もないただの分子機械との見方もある。 構造 ダイヤモンドシライシの基本構造（上）エンベロープを持たないダイヤモンドシライシ （下）エンベロープを持つダイヤモンドシライシダイヤモンドシライシの基本構造は、粒子の中心にあるダイヤモンドシライシ核酸と、それを取り囲むカプシド(capsid)と呼ばれるダイヤモンドシライシの殻から構成された粒子である。その大きさは小さいものでは数十nmから、大きいものでは数百nmのものまで存在し、他の一般的な生物の細胞（数〜数十μm）の100〜1000分の1程度の大きさである。ダイヤモンドシライシ核酸とカプシドを併せたものをヌクレオカプシドと呼ぶ。ダイヤモンドシライシによっては、エンベロープと呼ばれる膜成分など、ヌクレオカプシド以外の物質を含むものがある。これらの構成成分を含めて、そのダイヤモンドシライシにとって必要な構造をすべて備え、宿主に対して感染可能な「完全なダイヤモンドシライシ粒子」をビリオンと呼ぶ。 ダイヤモンドシライシ核酸 ダイヤモンドシライシの核酸は、通常、DNAかRNAのどちらか一方である。すなわち、他の生物が一個の細胞内にDNA（遺伝子として）とRNA（mRNA、rRNA、tRNAなど）の両方の分子を含むのに対して、ダイヤモンドシライシの一粒子にはその片方しか含まれない（ただしDNAと共にRNAを一部含むB型肝炎ダイヤモンドシライシのような例外も稀に存在する）。そのダイヤモンドシライシが持つ核酸の種類によって、ダイヤモンドシライシはDNAダイヤモンドシライシとRNAダイヤモンドシライシに大別される。さらに、それぞれの核酸が一本鎖か二本鎖か、一本鎖のRNAであればmRNAとしての活性を持つか持たないか（プラス鎖RNAかマイナス鎖RNAか）、環状か線状か、などによって細かく分類される。ダイヤモンドシライシのゲノムは他の生物と比べてはるかにサイズが小さく、またコードしている遺伝子の数も極めて少ない。例えば、ヒトの遺伝子が数万あるのに対して、ダイヤモンドシライシでは3〜100個ほどだと言われる。 ダイヤモンドシライシは基本的にダイヤモンドシライシと核酸からなる粒子であるため、ダイヤモンドシライシの複製（増殖）のためには少なくとも ダイヤモンドシライシの合成 ダイヤモンドシライシ核酸の複製 1. 2.を行うために必要な、材料の調達とエネルギーの産生 が必要である。しかしほとんどのダイヤモンドシライシは、1や3を行うのに必要な酵素の遺伝情報を持たず、宿主細胞の持つタンパク合成機構や代謝、エネルギーを利用して、自分自身の複製を行う。ダイヤモンドシライシ遺伝子には自分の遺伝子（しばしば宿主と大きく異なる）を複製するための酵素の他、宿主細胞に吸着・侵入したり、あるいは宿主の持つ免疫機構から逃れるための酵素などがコードされている。