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| 膜タンパク質 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | コロナウイルス | ||||||||
| パム | PF01635 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PS51927 | ||||||||
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膜（M）タンパク質（以前はE1と呼ばれ、マトリックスタンパク質とも呼ばれる[2]）は、コロナウイルスに見られる4つの主要な構造タンパク質の中で最も豊富な膜貫通タンパク質です。[3] [4] [5] Mタンパク質は、他のMタンパク質分子だけでなく、他の3つの構造タンパク質、エンベロープ（E）、スパイク（S）、およびヌクレオカプシド（N）タンパク質とのタンパク質間相互作用を通じて、コロナウイルスウイルス粒子の組み立てを組織します。[4] [6] [7] [8]
構造
Mタンパク質は、3つの膜貫通ドメインを持つ膜貫通タンパク質であり、約230アミノ酸残基の長さです。[8] [9] COVID-19の原因物質であるSARS-CoV-2では、Mタンパク質は222残基の長さです。[10]その膜トポロジーは、C末端を膜の細胞質面、つまりウイルス粒子の内部に向けます。短いN末端セグメントと大きなC末端ドメインを持っています。タンパク質配列はすべてのコロナウイルスグループ間で十分に保存されているわけではありませんが、 3番目の膜貫通セグメントのC末端近くに保存された両親媒性領域があります。 [8] [9]
Mはホモ二量体として機能する。[4] [5]クライオ電子顕微鏡による複数のコロナウイルスのMタンパク質の研究では、 2つの異なる機能的タンパク質構造が特定されており、他の構造タンパク質とのタンパク質間相互作用の形成において異なる役割を果たしていると考えられている。[5] SARS-CoV-2のMタンパク質は、原核生物の糖輸送タンパク質SemiSWEETと相同性がある。[11]
翻訳後修飾
Mは糖タンパク質であり、その糖鎖はコロナウイルスのサブグループによって異なる。N結合型糖鎖は典型的にはアルファグループとガンマグループに見られ、O結合型糖鎖は典型的にはベータグループに見られる。 [8] [9]いくつか例外があり、例えばベータコロナウイルスであるSARS-CoVでは、Mタンパク質には1つのN結合型糖鎖部位がある。[8] [6]糖鎖状態はウイルスの増殖に測定可能な影響を与えないと思われる。[6] [9] [12] Mタンパク質に関するその他の翻訳後修飾は報告されていない。 [4]
表現とローカリゼーション
 SARS-CoV-2の最も初期の配列決定されたサンプルである分離株Wuhan-Hu-1のゲノム構成。M遺伝子の位置を示している。 | |
| NCBIゲノムID | 86693 |
|---|---|
| ゲノムサイズ | 29,903 塩基 |
| 完成年 | 2020 |
| ゲノムブラウザ( UCSC ) | |
Mタンパク質をコードする遺伝子は、他の3つの構造タンパク質やさまざまなウイルス特有の補助タンパク質の遺伝子とともに、ウイルスのプラスセンスRNAゲノムの3'末端の方に位置しています。[ 6 ] [ 8 ] Mは膜結合ポリソームによって翻訳され[6] 、小胞体（ER）に挿入され、コロナウイルスウイルスエンベロープを生成する細胞内区画である小胞体ゴルジ体中間区画（ERGIC）、またはゴルジ体に移動します。[8] [7] [6]正確な局在は、特定のウイルスタンパク質によって異なります。[13] MERS-CoV Mタンパク質の細胞内局在の調査により、ゴルジ体への輸送に関連するC末端配列シグナルが見つかりました。[14]
関数
Mタンパク質はコロナウイルスのウイルス粒子の中で最も豊富なタンパク質である。[8] [5] [4]ウイルスの複製に必須である。 [4]
ウイルスの組み立て
Mタンパク質の主な機能は、新しいウイルス粒子の組み立てを組織することです。[4]ウイルスの形状と形態の確立に関与しています。個々のM分子は互いに相互作用してウイルスエンベロープを形成し、 [7] [9] [8]ウイルス膜から宿主細胞タンパク質を排除できる可能性があります。[5] SARS-CoV Mタンパク質の研究では、MM相互作用にはN末端とC末端の両方が関与していることが示唆されています。[6]コロナウイルスは中程度の多形性があり、Mの構造変異はウイルス粒子のサイズに関連しているようです。[5]
Mは、他の3つの主要な構造タンパク質すべてとタンパク質間相互作用を形成する。 [4] [7] Mはウイルスの組み立てに必要だが十分ではない。報告によると、MとEタンパク質を一緒に発現させると、ウイルス様粒子を形成するのに十分であるが、[7]一部の報告は実験条件や研究対象のウイルスによって異なる。[6] [13]一部の報告では、Mは膜の湾曲を誘発することができるようだが、[5]他の報告では、これにはMだけでは不十分で、Eが必要であると報告している。[7] Eタンパク質は必ずしも必須ではないが、正常なウイルスの形態には必要であると見られ、湾曲の確立やウイルスの出芽の開始に関与している可能性がある。[7] Mはまた、ウイルスの成熟、分泌、出芽の後期段階で機能的な役割を果たしているようである。[4]
感染性ウイルス粒子の組み立てに必要なスパイクタンパク質（S）の組み込みは、M相互作用を介して起こることが報告されており、Mの特定の立体構造に依存する可能性がある。 [5] [13] 3番目の膜貫通セグメントのC末端に保存された両親媒性領域は、スパイク相互作用に重要である。[13] Mとの相互作用は、ウイルス出芽部位でのSの正しい細胞内局在に必要と思われる。 [12] Mは、 RNAの存在を必要とせずに、ヌクレオカプシド（N）タンパク質と直接相互作用する。[6]この相互作用は、主に両方のタンパク質のC末端を介して起こると思われる。[4]
免疫システムとの相互作用
MERS-CoV、SARS-CoV、SARS-CoV-2のMタンパク質はインターフェロン応答の拮抗薬として説明されている。[4] [17]
Mタンパク質は免疫原性があり、体液性免疫の決定因子であると報告されている。[4] Mに対する 細胞傷害性T細胞応答が報告されている。[16] Mタンパク質に見られる エピトープに対する抗体は、重症急性呼吸器症候群（SARS）から回復した患者で同定されている。[18]
最近の研究では、SAS-COV-2膜タンパク質をヒトPBMCに投与すると、TNFやIL-6などの炎症誘発性メディエーターが著しく増加することが明らかになっています。[19]マウスにおける外因性SARS-COV-2膜タンパク質投与の影響も研究されました。これらの研究では、鼻腔内に投与された外因性膜タンパク質がマウスの肺の炎症を著しく増加させ、肺内の組織学的変化をもたらしました。[20]
宿主細胞への侵入
ヒトコロナウイルスNL63は、ウイルス侵入前の宿主細胞との相互作用を媒介するためにSタンパク質だけでなくMタンパク質にも依存していると報告されている。Mは細胞表面に露出したヘパラン硫酸プロテオグリカンに結合すると考えられている。[21]
進化と保全
COVID-19パンデミック中に収集されたSARS-CoV-2の配列を調べたところ、M遺伝子のミスセンス変異は比較的まれであり、純化選択を受けていることが示唆された。[22]同様の結果は、より広範囲の関連ウイルスを対象としたより広範な集団遺伝学解析でも報告されており、コロナウイルスゲノム中のMといくつかの非構造タンパク質の配列が進化的制約を最も受けやすいことが判明している。[23]
参考文献
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