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ウイルスタンパク質という用語は、ウイルスのゲノム産物と、ウイルス粒子に組み込まれた宿主タンパク質の両方を指します。ウイルスタンパク質は機能によって分類され、ウイルスタンパク質のグループには、構造タンパク質、非構造タンパク質、調節タンパク質、および補助タンパク質が含まれます。[1]ウイルスは非生物であり、自力で複製する手段を持たず、代わりに宿主細胞の機構に依存して複製します。したがって、ウイルスは、複製とmRNAからウイルスタンパク質への翻訳に必要なタンパク質のほとんどをコードしておらず、この目的のために宿主細胞によってコードされたタンパク質を使用します。[2]
ウイルス構造タンパク質
ウイルスの構造タンパク質のほとんどは、ウイルスのカプシドとエンベロープの構成要素です。
カプシド
ウイルスの遺伝物質は、カプシドと呼ばれるウイルスタンパク質構造内に保存されています。カプシドは、ウイルス核酸が宿主酵素や他の種類の殺虫剤や疫病によって分解されるのを防ぐ「シールド」です。また、ウイルス粒子を宿主に付着させ、ウイルス粒子が宿主細胞膜を貫通できるようにする役割も果たします。カプシドは、単一のウイルスタンパク質またはいくつかの異なるウイルスタンパク質の多数のコピーで構成され、これらのウイルスタンパク質のそれぞれは、ウイルスゲノムの 1 つの遺伝子によってコード化されています。カプシドの構造により、ウイルスは少数のウイルス遺伝子を使用して大きなカプシドを作ることができます。[3]
いくつかのプロトマー、オリゴマー（ウイルス）タンパク質サブユニットが結合してカプソメアを形成し、カプソメアが集まってカプシドを形成します。[1]カプソメアは、二十面体、らせん状、または複雑なカプシドに配置できますが、単純ヘルペスウイルスなどの多くのウイルスでは、二十面体のカプシドが組み立てられます。[2] 3つの非対称で同一でないウイルスタンパク質ユニットが、二十面体カプシドの20の同一の三角形の面のそれぞれを構成します。[2]
ウイルスエンベロープ
一部のウイルスのカプシドは、ウイルスエンベロープと呼ばれる膜に包まれています。ほとんどの場合、ウイルスエンベロープは、ウイルスが出芽と呼ばれるプロセスを通じて宿主細胞を離れるときに、宿主細胞の細胞膜からカプシドによって取得されます。[4]ウイルスエンベロープは、ウイルス糖タンパク質などのウイルスタンパク質が埋め込まれた脂質二重層で構成されています。[1]これらのウイルス糖タンパク質は、宿主細胞の膜上の特定の受容体と共受容体に結合し、ウイルスが標的の宿主細胞に付着できるようにします。[1]これらの糖タンパク質には次のものがあります。
- インフルエンザウイルス中のヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、M2タンパク質
- gp160は、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）のサブユニットgp120とgp41から構成されています。 [1]
ウイルス糖タンパク質はウイルスと細胞の融合において重要な役割を果たします。ウイルスと細胞の融合は、ウイルス糖タンパク質が細胞受容体に結合すると開始されます。[5]
ウイルス膜融合タンパク質
ウイルスエンベロープと細胞膜の融合には、高いエネルギーが必要です。ウイルス膜融合タンパク質は、この高いエネルギー障壁を克服するための触媒として機能します。[6]ウイルス糖タンパク質が細胞受容体に結合した後、ウイルス膜融合タンパク質の構造コンフォメーションが変化します。[6]このコンフォメーションの変化により、ウイルスエンベロープ上の融合ループ (FL) または疎水性融合ペプチド(FP) が細胞膜と相互作用できるようになり、ウイルスエンベロープと細胞膜の不安定化と融合が促進されます。[6]ほとんどのウイルス膜融合タンパク質は、融合後にヘアピンのようなコンフォメーションになり、FL/FP と膜貫通ドメインがすべてタンパク質の同じ側になります。[6]
ウイルスの糖タンパク質と融合前後の3次元構造から、さまざまな構造的立体配座が発見されました。[6]ウイルスの膜融合タンパク質は4つの異なるクラスに分類されており、各クラスは特徴的な構造的立体配座によって識別されます。
- クラスI: 融合後の構造は、特徴的なαヘリカルヘアピンの三量体で構成された明確な中央コイルドコイル構造を持つ。クラスIウイルス融合タンパク質の例としては、HIV糖タンパク質gp41がある。[6]
- クラス II: 中心のコイルドコイル構造を欠くタンパク質。特徴的な細長いβシート細胞外ドメイン構造を持ち、これが折り畳まれてヘアピンの三量体を形成する。クラス II ウイルス融合タンパク質の例としては、デングウイルス E タンパク質やウエストナイルウイルス E タンパク質などがある。[5] [6]
- クラス III: 構造的コンフォメーションは、クラス I とクラス II のウイルス膜融合タンパク質の特徴を組み合わせたものである。クラス III ウイルス融合タンパク質の例としては、狂犬病ウイルス糖タンパク質 G が挙げられる。[6]
- クラスIV：クラスIVウイルス融合タンパク質は、融合関連小型膜貫通（FAST）タンパク質です。ヘアピンの三量体やヘアピン構造自体を形成せず、最も小さい既知のウイルス融合タンパク質です。FASTタンパク質は、エンベロープを持たないレオウイルス科ウイルスのメンバーによってコードされています。[6]
ウイルスの非構造タンパク質
ウイルスの非構造タンパク質は、ウイルスのゲノムによってコード化され、感染細胞で発現するタンパク質です。[1]しかし、これらのタンパク質はウイルス粒子内で組み立てられません。[1]ウイルスの複製中、一部のウイルス非構造タンパク質は、複製プロセス自体に影響を与える重要な機能を実行します。[1]同様に、ウイルスの組み立て中、これらのタンパク質の一部は、組み立てプロセスに影響を与える重要な機能も実行します。[1]これらのウイルス非構造タンパク質の機能には、レプリコン形成、免疫調節、およびウイルス構造タンパク質をコードする遺伝子のトランス活性化などがあります。[1]
レプリコン形成
ウイルスの非構造タンパク質は宿主細胞のタンパク質と相互作用してレプリコン（複製複合体とも呼ばれる）を形成します。 [1] C型肝炎ウイルスでは、ウイルスの非構造タンパク質が細胞小 胞膜輸送タンパク質hVAP-33と相互作用してレプリコンを組み立てます。[1]ウイルスの非構造4b（NS4B）タンパク質は宿主細胞の膜を変化させ、複製複合体の形成プロセスを開始します。[1] [7] NS5A、NS5B、NS3などの他のウイルスの非構造タンパク質も複合体にリクルートされ、NS4Bはそれらと相互作用してウイルスRNAに結合します。[1] [7]
免疫調節
感染細胞に対する宿主の免疫反応は、ウイルスの非構造タンパク質の免疫調節特性を通じて調整できます。[ 1 ]大型DNA ウイルスの多くの種は、宿主の免疫反応を阻害し、ウイルスの増殖を可能にするタンパク質をコードしています。[8]このようなタンパク質は、炎症性免疫メディエーターを阻害することが証明されているため、ヒトの炎症性疾患に対する新しいバイオ医薬品治療の開発に可能性を秘めています。 [9]ウエストナイルウイルスのウイルス非構造タンパク質 NS1 は、補体制御タンパク質である因子 H に結合することで補体の活性化を防ぎます。 [1]その結果、感染細胞の補体認識が減少し、感染細胞は宿主の免疫システムによって無傷のままになります。[1] [10]
ウイルスの制御および補助タンパク質
ウイルスの調節タンパク質と補助タンパク質には多くの機能があります。これらのウイルスタンパク質は、ウイルス構造遺伝子の転写速度を含むウイルスゲノム内のウイルス遺伝子発現を制御し、影響を与えます。[1]ウイルスの調節タンパク質と補助タンパク質は、遺伝子の調節やアポトーシスなど、宿主細胞の細胞機能にも影響を与え、調整します。[1]
DNAウイルスやレトロウイルスでは、ウイルス制御タンパク質がウイルス遺伝子の転写を促進することができ、同様にこれらのタンパク質は宿主細胞の遺伝子転写も促進することができる。[11]
ウイルスの補助タンパク質は、補助タンパク質とも呼ばれ、レトロウイルスのゲノムによってコード化されています。[12]ほとんどのウイルスの補助タンパク質は、特定の種類の細胞でのみ機能を発揮します。[12]また、ウイルスの複製にはあまり影響しません。[12]ただし、場合によっては、ウイルスの複製を維持するために、ウイルスの補助タンパク質の助け（および機能）が必要になります。[12]
内因性レトロウイルスタンパク質
シンシチンは、胎盤の形態形成における膜融合を可能にするために哺乳類ゲノムに捕捉された内因性レトロウイルスタンパク質である。 [13]
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ウイルスタンパク質に関連するメディアがあります。
- UniProtKB にある既知のウイルスタンパク質のリスト
- ウイルスミント