大型放射光施設 SPring-8

公開日

2015年09月30日

平成27年9月30日
広島大学

【本研究成果のポイント】

1. ウイルスがインターフェロン^（*1）の作用に対抗するメカニズムを解明。
2. ウイルスのＣ蛋白質^（*2）が、転写因子STAT1^（*３）に結合して、インターフェロンが活性化するための構造変換を抑えていたことを解明。
3. Ｃ蛋白質をもつヒトパラインフルエンザウイルス^（*４）の治療薬の開発が可能になった。

【背景】
　ウイルス感染症は、最近だけでも、ノロウイルス、H7N9 インフルエンザウイルス、エボラウイルス、MERS コロナウイルスと大きな社会問題となっています。一方、小児科でみられる気管支炎、肺炎といった呼吸器感染症も多くはウイルスによるものです。原因ウイルスは、インフルエンザウイルス、RS ウイルス、ヒトメタニューモウイルスとともに、ヒトパラインフルエンザウイルス１〜４型です。ヒトパラインフルエンザウイルスはセンダイウイルスに近いウイルスで、多くがＣ蛋白質をもっており、これによって宿主のインターフェロンの作用から逃れていることが知られています。
　この分子機構を明らかにすることは、ウイルスがインターフェロンに対抗するための仕組みを理解することとともに、この過程を阻害することでヒトパラインフルエンザウイルスの治療を行う道を開くことにつながります。

【研究成果の内容】
　Ｃ蛋白質による阻害機構を解明するために、Ｃ蛋白質（の一部）と転写因子STAT1のN 末端ドメインを、それぞれ大腸菌で大量生産して精製し、両者を合わせてできる複合体を結晶化して、SPring-8のBL38B1（大型放射光施設、兵庫県）での実験を経て蛋白質立体構造を決定しました。これによって両者の相互作用が原子レベルの高い解像度で解明されました。さらにＣ蛋白質がSTAT1 に結合することによって、STAT1 二量体の構造を固定することが明らかになりました。

　STAT1 は水溶液中では二量体を形成しており、インターフェロン-γのシグナル伝達の際にも、細胞質で同様に二量体をとります。STAT1 はN 末端ドメインと、その他のコアフラグメントが自由に回転するので、二量体全体は、いくつかの異なる構造をとり得ます。Ｃ蛋白質がSTAT1 に結合すると、二量体をパラレル型で、かつ活性化できない形に固定して、さらにその結合体の高分子複合体を形成することで、STAT1 の活性化を防いでいることが明らかになりました。

　このことによって、STAT1 とＣ蛋白質の結合を阻害する低分子阻害薬をデザインして作製することが可能になりました。この阻害薬により、インターフェロンの作用により、ウイルス増殖を抑制でき、さらには新たな抗パラインフルエンザウイルス薬を作ることができます。

【今後の展開】
　研究面では、インターフェロン-α/βのシグナル伝達を担うSTAT1 とSTAT2 のヘテロ二量体を、C 蛋白質がどのようにして阻害するかを解明する必要があります。
　これによってＣ蛋白質によるインターフェロン作用阻害メカニズムが完全に明らかになると期待されます。
　また前述のように、STAT1 とＣ蛋白質の結合を阻止する低分子薬剤の開発によって、ヒトパラインフルエンザウイルスの治療薬を作ることができます。現在、入手できる化合物ライブラリーを用いて、スクリーニングを開始しています。このような戦略は他のウイルスでも可能です。例えば、インフルエンザウイルスでは、NS1 が抗インターフェロン作用をもつ蛋白質であり、NS1 の作用をとめる薬剤は抗インフルエンザウイルス薬になり得ます。将来は、同様に薬剤を開発することを試みます。

【参考資料】
(＊1) インターフェロン：
　 ウイルスならびに腫瘍に対抗するサイトカイン。身体へのウイルスの侵入によって分泌される。現在は人工的に調製してＣ型肝炎の治療などに用いられている。

(＊2) Ｃ蛋白質序：
　 一部のパラミクソウイルスがもつ蛋白質であり、インターフェロンに対抗するなどしてウイルスの増殖を増強するアクセサリー蛋白質。

(＊3) STAT1（Signal Transducers and Activators of Transcription 1）：
　 細胞表面のインターフェロン受容体にインターフェロンが結合すると、細胞質のSTAT1 がリン酸化され、核内に入って染色体DNA に結合して、抗ウイルス状態誘導などに必要な蛋白質を合成する転写を活性化する。インターフェロン-α/βではSTAT1/STAT2 ヘテロ二量体として働き、インターフェロン-γではSTAT1ホモ二量体として働く。

(＊4) ヒトパラインフルエンザウイルス：
　 パラミクソウイルス科レスピロウイルス属。１〜４型があり、小児気管支炎、肺炎、クループ症候群を起こす。

(＊5) センダイウイルス：
　 マウス肺炎ウイルス。ヒトパラインフルエンザウイルス１型と抗原が交叉するほど近縁である。