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ウイルス学:ヒトコロナウイルスのスパイクタンパク質の融合前の構造

Nature 531, 7592 doi: 10.1038/nature17200

HKU1は、軽度であるとはいえ患者数が多い呼吸器疾患を引き起こすヒトベータコロナウイルスで、致死率が高く、パンデミックを引き起こしかねない人獣共通感染ベータコロナウイルスのSARSやMERSと近縁である。コロナウイルスの細胞指向性や宿主域を決定する一因は、そのスパイク(S)タンパク質で、これは細胞受容体に結合し、膜融合を仲介する。Sタンパク質は既知のクラスI融合タンパク質の内で最大であり、そのサイズや大規模な糖鎖付加がエクトドメインの完全構造の研究を妨げ、それによってその機能の分子レベルでの解明も障害されて、有効な治療介入方法の開発が制限されている。今回我々は、単粒子低温電子顕微鏡法によって決定した分解能4.0 Åでの三量体HKU1 Sタンパク質の構造を示す。融合前のコンホメーションでは、受容体と結合するサブユニットのS1が融合仲介サブユニットであるS2の上にとどまっていて、コンホメーションの再構成を防止している。意外にも、S1のC末端ドメインは互いに組み合わさり、4個が1組となって広範な相互作用を形成していて、これが他のコロナウイルスではタンパク質受容体への結合に用いられることが知られている表面をふさいでいる。これらの特徴は、コロナウイルスの侵入に重要であることが知られている2つのプロテアーゼ切断部位の位置と共に、受容体への結合とタンパク質分解による切断を介して起こるSタンパク質の漸進的な不安定化によって仲介される膜融合モデルを裏付ける構造的基盤を示している。今回の研究はまた、ベータコロナウイルスのワクチン免疫原の構造に基づく設計のための基礎にもなるだろう。

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