抗体結合部位は新型コロナウイルス変異型全体で保存されている：構造的解明はすべてのSARS-CoV-19変異型の治療標的としての意味を持つ可能性がある

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ペンシルベニア州立研究チームは、SARS-CoV-2のNタンパク質が、すべてのSARS関連パンデミックコロナウイルス全体で保存されていることを発見した（上、左から：SARS-CoV-2、ジャコウネコ、SARS-CoV、MERS）。このタンパク質は、風邪を引き起こすコロナウイルスなどの他のコロナウイルスとは異なります（下、左から：OC43、HKU1、NL63、229E）。クレジットケリー研究所/ペンシルベニア州立大学

要約：
ペンシルベニア州立大学の研究者チームによると、新型コロナウイルス感染症（COVID-2）の原因となるコロナウイルスであるSARS-CoV-19の小さなタンパク質は、将来の治療法に大きな影響を与える可能性があるという。

COVID-19ウイルス変異体全体で保存されている抗体結合部位：構造の解明は、すべてのSARS-CoV-2変異体の治療標的としての意味を持つ可能性があります

ペンシルバニア州ユニバーシティパーク |投稿日: 9 年 2021 月 XNUMX 日

新しいアプローチのツールキットを使用して、科学者たちはヌクレオカプシド（N）タンパク質の最初の完全な構造を明らかにし、新型コロナウイルス感染症患者からの抗体がそのタンパク質とどのように相互作用するかを発見しました。彼らはまた、最近の新型コロナウイルス感染症の変異種を含む多くのコロナウイルスでその構造が類似しているように見え、先進的な治療法やワクチンの理想的な標的となっていると判断した。彼らはその結果をナノスケールで報告した。

「私たちは、抗体検査やすべてのSARS関連パンデミックウイルスの長期的な影響に大きな影響を与える可能性のある、Nタンパク質の構造に関する新しい特徴を発見しました」と分子生物物理学のハック教授である生物医工学（BME）教授のデブ・ケリー氏は述べた。研究を主導したペンシルバニア州構造腫瘍学センターの所長。「Nタンパク質はSARS-CoV-2とSARS-CoV-1の変異体全体で保存されていると思われるため、Nタンパク質を標的とするように設計された治療法は、一部の人々が経験するより過酷なまたは持続する症状を打ち消すのに役立つ可能性があります。」

COVID-19 の診断検査と利用可能なワクチンのほとんどは、ウイルスが健康な細胞に付着して侵入プロセスを開始する、より大きな SARS-CoV-2 タンパク質であるスパイクタンパク質に基づいて設計されています。

ファイザー/ビオンテックおよびモデルナのワクチンは、接種者がスパイクタンパク質から保護する抗体を産生できるように設計されています。しかしケリー氏は、スパイクタンパク質は容易に変異する可能性があり、その結果、英国、南アフリカ、ブラジル、そして米国全土で変異種が出現していると述べた。

外側の Spike タンパク質とは異なり、N タンパク質はウイルスの中に包まれており、Spike タンパク質の変化を引き起こす環境圧力から保護されています。しかし、Nタンパク質は感染細胞から放出された後、血液中では自由に浮遊します。自由に動き回るタンパク質は強力な免疫応答を引き起こし、防御抗体の産生につながります。ほとんどの抗体検査キットは、人が以前にウイルスに感染したかどうかを判断するために N タンパク質を探します。これとは対照的に、Spike タンパク質を探して現在感染しているかどうかを判断する診断検査は異なります。

「誰もがスパイクタンパク質に注目しており、Nタンパク質について行われている研究は少なくなっています」と、論文の筆頭著者でありケリー研究室の博士研究員であるマイケル・カササンタ氏は述べた。「このギャップがありました。私たちはチャンスを見出しました。N タンパク質がどのようなものかを確認するためのアイデアとリソースがあったのです。」

研究者らは当初、ヒトだけでなく、コウモリ、ジャコウネコ、センザンコウなどパンデミックの潜在的な感染源と考えられるさまざまな動物のNタンパク質配列を調べた。カササンタ氏によると、それらはすべて似ているように見えましたが、明らかに異なっていました。

「配列からこれら N 個のタンパク質のそれぞれの構造を予測できますが、予測からすべての情報を得ることができるわけではありません。実際の 3D 構造を見る必要があります」とカササンタ氏は言う。「私たちはテクノロジーを統合して、新しいものを新しい方法で見ることができました。」

研究者らは、新型コロナウイルス感染症患者の血清を使用して、電子顕微鏡を使用してNタンパク質と抗体が結合するNタンパク質上の部位の両方を画像化し、構造の19Dコンピューターモデルを開発した。彼らは、抗体結合部位がどのサンプルでも同じままであることを発見し、既知の新型コロナウイルス感染症の変異種に感染した人々を治療する潜在的な標的となることを発見した。

「Nタンパク質結合部位を標的とする治療薬を設計できれば、特に新型コロナウイルス感染症の長期感染者において、炎症やその他の持続的な免疫反応を軽減するのに役立つ可能性がある」とケリー教授は、新型コロナウイルス感染症の症状を経験している人々について言及した。 19週間以上。

研究チームは、RayBiotech Life から精製された N タンパク質、つまりサンプルに N タンパク質のみが含まれているものを入手し、それを Protochips Inc. と提携して開発されたマイクロチップに適用しました。マイクロチップは、従来の多孔質炭素とは対照的に窒化ケイ素で作られており、次の成分が含まれています。 N タンパク質を表面に引き寄せる特別なコーティングを施した薄いウェル。準備が完了したら、サンプルを急速冷凍し、極低温電子顕微鏡で検査しました。

ケリー教授は、マイクロチップ、薄い氷のサンプル、Direct Electron 社からカスタマイズされた最先端の検出器を備えたペンシルベニア州立大学の高度な電子顕微鏡を独自に組み合わせたチームのおかげで、SARS の低重量分子を最高解像度で可視化できたと評価しました。 -これまでのところCoV-2。

「テクノロジーを組み合わせた結果、ユニークな発見が得られました」とケリー氏は語った。「以前は、湖の真ん中で凍った何かを見ようとしているようなものでした。今、それを氷を通して見ています。より小さな実体をより詳細に、より高い精度で見ることができます。」

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カササンタ氏とケリー氏はともにペンシルベニア州立材料研究所（MRI）にも所属している。共著者には、ペンシルベニア州立ハック生命科学研究所の BME およびバイオインフォマティクスおよびゲノミクス大学院プログラムの GM Jonaid 氏が含まれます。リアム・ケイラーとマリア・J・ソラレス、BMEおよびハック生命科学研究所の分子・細胞・統合生物科学大学院プログラム。 William Y. Luqiu、デューク大学 MRI 兼電気・コンピュータ工学部、マライア・シュローン、MRI。ウィリアム・J・ディアナリー、BMEおよびMRI。ジャレッド・ウィルソン、RayBiotech Life、およびマデリン J. デュークス、Protochips Inc.

国立衛生研究所の国立がん研究所とペンシルベニア州立生命科学ハック研究所の構造腫瘍学センターがこの研究に資金を提供した。

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コンタクト：
ミーガン・ラカトス
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