ベータコロナウイルスの粒子形成機構の構造生物学的研究

β冠状病毒颗粒形成机制的结构生物学研究

基本信息

批准号：
22K15046
负责人：
張志寛
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) を引き起すSARS-CoV-2はベータコロナウイルス (β-CoV) 属の一員であり、エンベロープウイルス構造を有する。β-CoVの粒子は主に4種類の構造タンパク質 (spike, nucleocapsid, membraneおよびenvelop) 、脂質二重膜およびゲノムRNAから形成されている。その中のmembrane (M) タンパク質はウイルス粒子の脂質二重膜に局在する小型の膜蛋白質であり、β-CoVの粒子形成の段階で中心的な役割を果たしている。これまでに、Mタンパク質の構造は未知であり、それによるウイルス粒子形成の分子基盤も解明されていない。本年度までの研究により、我々はクライオ電子顕微鏡を用いて、SARS-CoV-2のMタンパク質の2種類の立体構造を世界で初めて明らかにした。また、Mタンパク質の立体構造から特徴的な塩基性電荷を有する細胞質ドメイン(CTD)を見出した。変異体実験の結果、Mタンパク質のCTDにある塩基性残基はNタンパク質との相互作用に重要であることも検証できた。これは、ウイルスの形成に不可欠な役割を果たすこのMタンパク質の動きや働きを理解するための重要な一歩となる。これらの研究成果は、科学誌「Nature Communications」に掲載され、科学界から大きな反響を呼んだ。この成果は、新型コロナウイルスの粒子形成機構の解明と新たな治療法や予防策の開発に向けた重要な進展となる。

SARS-COV-2导致COVID-19（COVID-19）是β-核可纳病毒（β-COV）的成员，并具有包膜的病毒结构。 β-COV颗粒主要由四种结构蛋白（峰值，核素，膜和包膜），脂质双层膜和基因组RNA形成。膜（M）蛋白是一种位于病毒颗粒的脂质双层膜的小膜蛋白，在β-COV颗粒形成阶段起着核心作用。迄今为止，M蛋白的结构尚不清楚，并且尚未阐明它们形成病毒颗粒的分子基础。通过研究到今年，我们透露了使用冷冻电子显微镜的SARS-COV-2 M蛋白的世界第一个三维结构。此外，从M蛋白的空间结构中发现了具有独特基本电荷的细胞质结构域（CTD）。突变实验还表明，M蛋白CTD中的基本残基对于与N蛋白的相互作用很重要。这是了解该M蛋白的运动和功能的重要步骤，该蛋白在病毒的形成中起着不可或缺的作用。这些研究发现发表在《科学杂志自然传播》中，并得到了科学界的巨大回应。这些结果为阐明新型冠状病毒的机制并制定新的治疗方法和预防措施提供了重要的进步。