VP1-145変異によるEV-A71構造機能の制御ネットワークの解明

VP1-145突变阐明EV-A71结构和功能的调控网络

• 批准号: 21K16330
• 负责人: 小谷 治
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institute of Infectious Diseases
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K16330/
• 关键词: エンテロウイルスA71; カプシド蛋白質; 相互作用ネットワーク; エンテロウイルス; 構造ゆらぎ; カプシドタンパク質; 分子動力学法

エンテロウイルスA71（EV-A71）カプシド蛋白質VP1の145番目のアミノ酸（VP1-145）変異はEV-A71の増殖能、病原性、中和感受性など多彩な性質を同時に変化させることが知られている。しかし、これら一連の変化の分子機序はほとんど謎のまま残されている。昨年度はカプシド五量体モデルを構築し、VP1-145と連動して動く複数のアミノ酸で構成されたネットワークが存在することを見出した。今年度はVP1-145変異がカプシド蛋白質と宿主分子間の相互作用に与える影響を調べる。初めに、EV-A71カプシド蛋白質と宿主のEV-A71受容体Scavenger receptor B2 (SCARB2)やEV-A71中和抗体Fabの複合体モデルをそれぞれ構築した。EV-A71カプシド蛋白質は昨年度構築したモデルを用いた。それらの複合体モデルから、VP1-145Gと145Eの変異体モデルを構築し、分子動力学（MD）シミュレーションを200nsまで実施し、溶液で準安定な複合体構造を獲得した。MD計算で得られた時系列座標データからRMSDの推移を算出した。その結果、MD計算中に宿主分子がカプシド蛋白質から離れるなどの大きな構造変化はみられなかった。次にVP1-145変異が宿主分子の結合能に与える影響を調べるために、カプシド蛋白質と各宿主分子間の結合自由エネルギーを算出した。その結果、変異による受容体SCARB2親和性に変化は見られなかった。一方、中和抗体Fabとの親和性はVP1-145Eより145Gの方が高い傾向が見られた。その要因を調べるために、カプシドと抗体間で形成される水素結合ネットワークを解析した結果、VP1-145変異により相互作用ネットワークが変化することを見出した。

已知肠道病毒A71（EV-A71）衣壳蛋白VP1的第145个氨基酸（VP1-145）的突变同时改变了EV-A71的多种特性，包括其增殖能力、致病性和中和敏感性。然而，这一系列变化背后的分子机制在很大程度上仍然是个谜。去年，我们构建了衣壳五聚体模型，发现存在一个由多个氨基酸组成的网络，与VP1-145一起移动。今年，我们将研究 VP1-145 突变对衣壳蛋白与宿主分子之间相互作用的影响。首先，我们构建了 EV-A71 衣壳蛋白、宿主 EV-A71 受体清道夫受体 B2 (SCARB2) 和 EV-A71 中和抗体 Fab 的复杂模型。对于EV-A71衣壳蛋白，使用了去年构建的模型。根据这些复杂模型，我们构建了 VP1-145G 和 145E 的突变模型，进行长达 200 ns 的分子动力学 (MD) 模拟，并获得了在溶液中亚稳定的复杂结构。 RMSD的转变是根据MD计算获得的时间序列坐标数据来计算的。结果，在 MD 计算过程中没有观察到宿主分子与衣壳蛋白分离等重大结构变化。接下来，为了研究VP1-145突变对宿主分子结合能力的影响，我们计算了衣壳蛋白与每个宿主分子之间的结合自由能。结果，没有观察到 SCARB2 受体亲和力因突变而发生变化。另一方面，145G与中和抗体Fab的亲和力往往比VP1-145E更高。为了调查其原因，我们分析了衣壳和抗体之间形成的氢键网络，发现相互作用网络因 VP1-145 突变而改变。