大型放射光施設 SPring-8

公開日

2019年02月22日

2019年2月22日
National Synchrotron Radiation Research Center, Taiwan
大阪大学　蛋白質研究所

発表のポイント
• エビの養殖業に打撃を与えるエビノダウイルスの原子構造を世界で初めて決定しました。
• エビノダウイルスの粒子全体の構造よりウイルス粒子の形成のしくみが得られ、宿主への感染に関わる突起部分の詳細構造が得られました。
• X線構造解析法とクライオ電子顕微鏡による手法を相補的に利用した成果です。

研究の背景
　バナメイエビ（P. vannamei）とテナガエビ(M. rosenbergii)はエビの養殖業で経済的に重要度の高いエビの種類です。台湾、日本をはじめ世界各地でこれらのエビの養殖が行われています。これらのエビの養殖において問題の一つとなるのがP. vannamei nodavirus (PvNV)およびM. rosenbergii nodavirus (MrNV)の二つのエビノダウイルスで、それぞれのエビがこれらのウイルスに感染すると尾や筋肉が白くなる症状が出て死に至ります。養殖の場合、孵化や稚エビの段階で感染して全滅してしまうリスクがあります。これらのエビノダウイルスは、ノダウイルス科に属しています。ノダウイルス科には主に昆虫に感染するアルファノダウイルスと主に魚に感染するベータノダウイルスがあります。アルファノダウイルスとベータノダウイルスは既に原子構造が得られていますが、エビノダウイルスは原子構造が未知のままでした。

研究の成果と展望
　研究グループは、PvNVウイルスのT=3^注４）ウイルス様粒子, T=1^注４）ウイルス様粒子のクライオ電子顕微鏡による手法で原子構造を決定し、PvNVおよびMrNVのウイルスの突起にあたる突起ドメインの1.3Å（1Åは1/1000万ミリメートル）の高分解能の構造をX線結晶構造解析により決定しました。またPvNVの突起ドメインを欠損した殻ドメインのみのT=1ウイルス様粒子の構造をX線結晶構造解析により決定しました。

　PvNV T=3ウイルス様粒子は図1にあるように、カプシド蛋白質１８０個で構成され９０個の突起がありました。それぞれの突起は隣り合う二つのカプシド蛋白質の突起ドメインが組み合わされた二量体でした。カプシド蛋白質の配置が異なる突起ドメインによる二量体で二種類の突起が一つの粒子内にあることが分かりました。

　図2はPvNV T=3のカプシド蛋白質の原子構造で, ３つのサブユニット（Ａ，Ｂ，Ｃ）に分かれていました 。C末側^注5）から突起ドメイン(P-domain C)で他分子と二量体を形成し突起を作っています。次はリンカーで粒子と突起とを繋ぎ二種類の突起の形成方法を可能とする柔軟性を保持しています。　次は殻ドメイン(S-domain C)で正二十面体粒子の形成を担っています。次はN-armドメインで粒子のT=3粒子の形成を補助しています。最後のN末端^注5）のN-ARMドメインは観測では電子密度が薄く拡がっているのとN-ARMドメインが欠損するとT=3粒子がT=1粒子のみになることなどからT=3粒子の形成に重要な役割を担っていると予想されます。

　図3にはPvNVとMrNVのそれぞれの突起ドメインの構造を比較した図で、エビの種類による感染の仕方の違いを詳しく調べることが可能になります。感染の仕方を詳細に研究することにより有効なワクチン開発につながると考えられます。

　図4は、クライオ電子顕微鏡によるPvNVウイルス様粒子の写真で、大きなT=3粒子（直径約35nm）とより小さいT=1粒子が同時に観測されています。
　結晶化が可能な場合、高精度（高分解能）で原子位置を決定することが出来ますが、これらのウイルス粒子のような大きな超分子複合体は、結晶化が困難あるいは結晶化できても非常に分解能が悪い場合が多くあります。その場合、クライオ電子顕微鏡による解析手法が有効となることが多く示されていてこの研究もその一つとなります。

＜用語説明＞