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PDB:2zb6

タンパク質名

麻疹ウイルス・ヘマグルチニン (MV-H)

生物種

麻疹ウイルス

生物学的役割

パラミクソウイルス科には多くの重要なヒト病原体と動物病原体がある。パラミクソウイルスは2つの表面糖タンパク質、受容体結合タンパク質と融合タンパク質を持っている。多くのパラミクソウイルスの宿主への付着に関わるタンパク質はヘマグルチニン(H)とノイラミニダーゼ(NA)の両方を持っており、それゆえにヘマグルチニンノイラミニダーゼ(HNs)と呼ばれている。ヘマグルチニンノイラミニダーゼは細胞表面のシアル酸を受容体として認識し、それにより融合タンパク質の融合活性を促進させることで、ウイルスを細胞膜に侵入させることを可能にしている。ヘマグルチニンノイラミニダーゼは、またノイラミニダーゼ活性を行うことによって、シアル酸を感染細胞と子孫ウイルス粒子から取り除き、効率の良いウイルス産生を可能にする。

それとは対照的に、パラミクソウイルス科モルビリウイルス属の仲間である麻疹ウイルスのもつタンパク質は、上述した他のパラミクソウイルス科のタンパク質とは異なった性質を持つ。それは、ノイラミニダーゼ活性がほとんどなく(それゆえヘマグルチニンノイラミニダーゼ(HN)ではなくヘマグルチニン(H)と呼ばれる)、シアル酸の代わりに、シグナル伝達リンパ球活性化分子(SLAM)を受容体として用いている。つまり、麻疹ウイルスでは、ヘマグルチニンがSLAMと結合することで、宿主細胞への侵入を可能にしている。

麻疹ウイルスの侵入に必須なヘマグルチニンの結晶構造から、抗ウイルス剤設計やワクチン開発のための分子基盤が明らかになることが期待されている。

立体構造の特徴

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麻疹ウイルスのヘマグルチニン(MV-H)は、他のパラミクソウイルス科のウイルスのもつタンパク質と同様に、N末端側細胞質尾部、膜貫通領域、膜に近い領域、大きなC末端受容体結合領域から成る2型膜タンパク質である。

Figure 1AにMV−Hの全体構造とN結合型糖鎖修飾部位を示す。麻疹ウイルス等の一部のパラミクソウイルスのヘマグルチニンやインフルエンザウイルスのノイラミニダーゼとヒトシアリダーゼ2は6枚の羽からなるβプロペラ構造をもつ。しかし、麻疹以外のパラミクソウイルスのヘマグルチニンやインフルエンザウイルスのノイラミニダーゼとヒトシアリダーゼ2は球状の頭部構造を持つのに対して、麻疹ウイルスのヘマグルチニンは立方体状の頭部構造を持つ (Figure 1B)。

Figure 2にMV-H上の受容体結合部位を示す。Figure 2Aは推定上のSLAMの結合部位である。荷電性残基が多く含まれている。Figure 2Bは、パラミクソウイルス科に含まれる7つのモルビリウイルス属のウイルス(麻疹、牛疫ウイルス、小反芻獣疫ウイルス、犬ジステンパー、イルカジステンパー、ネズミイルカジステンパー、アザラシジステンパー)のヘマグルチニン間で保存されたアミノ酸を示している。よく保存されているアミノ酸が青色、赤は保存されていない(多様性のある)アミノ酸残基である。MV-H上の受容体結合部位がよく保存されていることが分かる(ConSurf serverにより作成)。

Figure 3に今回の研究で提案されたMV-Hと受容体(SLAM/CD46)との相互作用様式を示す。MV-Hは二量体として働き、糖鎖が抗体認識をブロックしていると考えられている(論文中の図を改変)。

麻疹の疫学

日本では麻疹は「はしか」とも呼ばれ、その死亡例が毎年報告されている。年間数十名の死亡例があり、患者は子供(0~4 歳児)が大半を占め、特に1歳児以下の占める割合が多くなっている。ヒトからヒトへの空気感染(飛沫核感染)に加え、飛沫感染、接触感染など様々な感染経路で感染する。日本では通常春から夏にかけて流行する。前駆期(カタル期)、発疹期、回復期それぞれで症状が変わる。発熱、発疹、発赤、上気道炎症状、結膜炎症状などが主な症状である。合併症には、肺炎、中耳炎、クループ症候群、心筋炎、中枢神経系合併症、亜急性硬化性全脳炎などがある。

現在の麻疹ウイルスワクチンは半世紀前に最初の麻疹ウイルスの分離株の子孫から作成され、成功を納め、ワクチンによって誘導された免疫反応を逃れる突然変異株もないと報告されてきた。それにもかかわらず、麻疹ウイルスのワクチンの分子レベルでの理解は進んでおらず、もしそれが明らかになれば、様々な感染症に対するワクチン設計への知見をもたらすと考えられる。

一方で、効果のある生ワクチンの有用性にもかかわらず、麻疹は世界中の5歳までの年齢の幼児の罹患率と死亡率の主な要因(4%を占める)となっている。

タンパク質構造データバンク(PDB)

参考文献

原論文

  • Hashiguchi, T., Kajikawa, M., Maita, N., Takeda, M., Kuroki, K., Sasaki, K., Kohda, D., Yanagi, Y.; "Maenaka K. Crystal structure of measles virus hemagglutinin provides insight into effective vaccines". PNAS, (2007) 104(49):19535-40 PubMed: 18003910

その他

著者: 須藤 詩季, 黒田 大祐


English version:PDB:2zb6