研究者はSARS隠蔽システムをシャットダウンした;
この発見はSARSワクチン、MERSワクチンへとつながる可能性がある
Purdueユニヴァーシティ主導の研究チームは、自身を免疫系から隠すSARSウイルスの一部の機能を一時的に抑止する方法を見つけ出した。
これは致命的な疾患に対するワクチン開発における決定的な段階である。
この発見はMERSなど他のコロナウイルスに対するワクチン開発に応用される可能性がある、と研究を指揮したアンドリューMesecarは言った。
彼はPurdueの癌構造生物学のワルサー教授、そして生物学科学・化学の教授であり、中東呼吸症候群コロナウイルス(Middle East respiratory syndrome coronavirus; MERS)を治療するための化合物を研究して生み出す研究チームの一員である。
MERSとSARSは関連があるので、1つに対する洞察は、もう1つの治療の発見か、ワクチン開発へのショートカットを提供する可能性がある。
Mesecarと彼のチームは、SARSのパパイン様プロテアーゼ(papain-like protease; PLpro)という重要な酵素の分子構造を捕らえた。
そして、それが宿主細胞からタンパク質のユビキチンとISG15をはぎとる方法を明らかにした。それらは免疫応答を誘発する際に関与する。
「大部分のウイルスでは、細胞が感染されるとき、感染と戦うための免疫応答を誘発する警報を出す。しかし、成功したウイルスは免疫系をだますことが可能である」、Mesecarは言った。
「これらの2つのタンパク質を切り抜くことによって、SARSは宿主細胞のシグナル経路の回路をショートさせ、免疫系に対して注意を喚起することを妨害する。
つまりこのSARSウイルスの酵素は、生物学的な隠蔽システムとして役に立つ。それは、免疫系に気付かれることなく生き永らえさせ、自己複製することを可能にする。」
また、その自然なシグナル経路が破損することによって、SARSウイルスに感染された細胞はその周囲の細胞と誤った情報交換を始める。それは最終的に周囲の細胞を殺す反応につながる、と彼は言った。
「いくつかの治療は、ウイルスが複製することを妨げて、更なる感染を止める。しかし、それがウイルスに対する宿主の有害な反応を必ずしも予防するというわけではない」、Mesecarは言った。
「時には、それは細胞のコミュニケーションの錯乱である。それはウイルスを致命的にする。」
SARSパパイン様プロテアーゼ(PLpro)は、ウイルスを免疫系から隠すことに加えて、ウイルス・ポリタンパク質を個々のタンパク質へと切り出す。それは、ウイルス複製のために必須である。
いくつかの治療はウイルス複製を予防するように設計されているが、ワクチンに関して研究している研究者はこの機能を保持しなければならない。
「SARSウイルスを設計することの目的は、ワクチンとして使うことができるウイルスを生み出すことである。それは細胞で複製はするが、肉体の免疫応答をかわすことができないものである」、Mesecarは言った。
「我々は、真の感染を退けるために適切に免疫系に呼び水を差すのに十分なウイルス粒子が欲しい。
しかしそれは、予防接種をされた個人で疾患を引き起こすことが不可能なウイルスである。」
Mesecarと彼のチームは、SARS PLpro酵素の要素を発見することに焦点を合わせた。
それは免疫応答の邪魔をする際に関与するが、ウイルス複製には影響を及ぼさず、変更を加えることができるものだろう、と彼は言った。
研究チームは、ユビキチンと複合体を形成するSARS PLpro酵素の三次元構造を解析するためにX線結晶学を使った。
これにより、PLpro酵素がどのようにタンパク質と相互作用したか、そしてどのアミノ酸が2つを一緒につなぐ際に関与するかを見ることが可能になった。
彼らはその次に、どのアミノ酸がISG15を結びつける際に関与する可能性があるかを決定するために、コンピュータモデルとシミュレーションを使った。
SARS PLpro酵素が宿主細胞タンパク質と相互作用できなくなるように、研究者は特定されるアミノ酸を変異させた。
そしてチームは変異体酵素をテストして、それがウイルス複製での役割を今まで通り遂行する可能性があることを確認した。
Mesecarと彼のチームは、現在MERSウイルスへとそれらの発見を適用している。
彼らは、MERSウイルスPLpro酵素も、宿主細胞のタンパク質からユビキチンとISG15を除去することを示した。
そして、ユビキチンとISG15との複合体を形成したMERS Plpro酵素を結晶化させることができたと彼は言った。
学術誌参照:
1.SARSコロナウイルスパパイン様プロテアーゼの、ユビキチン結合特異性に関する構造の基礎と、de-ISG-ylating活性。
PLoS病原体、2014;
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140603162200.htm
<コメント>
SARSコロナウイルスのパパイン様プロテアーゼ(Papain-Like Protease; PLpro)はウイルスの複製に関与しますが、ユビキチンやユビキチン様タンパク質ISG15(interferon stimulated gene 15)とも結合してしまい、ウイルスに対する免疫応答を低下させてしまうという内容です。
PLproのウイルス複製に関与する機能だけは残して、ユビキチンやISG15を結合する部分だけは機能しないようにするという研究が続けられているようです。
