X線解析法によるイネ萎縮ウイルスの立体構造

• 担当機関: （独）農業生物資源研究所
• 研究期間: 2001～2003
• 研究担当者: 水野洋; 藤本瑞
• 発行年度: 2003
• 要約: イネ萎縮ウイルス（RDV）の立体構造をX線解析法により解明した。RDVは780個の外殻タンパク質と180個の内殻タンパク質とで構成される2重殻をもち、それらが巧妙に巨大ウイルスを構築している。
• キーワード: ウイルス、X線解析、シンクロトロン、イネ萎縮ウイルス、RNA
• 背景・ねらい: RDVは2重殻構造を持つ巨大ウイルスであり、内部に遺伝子本体である12本の2本鎖RNAを含む。純化したRDV試料を用いて結晶化に成功した後、シンクロトロン（高エネルギー加速器研究機構フォトンファクトリー）による膨大なX線データの収集を行い、これらのデータを用いて結晶構造解析を行い、RDVの立体構造を明らかにする。

成果の内容・特徴

1. 2重殻構造を持つRDVの3.5Å分解能での構造の全容が明らかになった。
2. 2重殻のうち外殻は46Kダルトンのタンパク質（P8）の780個がT＝13の対称で配列していた（図1）。内殻は114Kダルトンのタンパク質（P3）が180個、2量体（図2）を単位としてT＝1の対称で配列していた。
3. 図1の色分けされた3角形は外殻タンパク質P8の3量体であり、そのうちicosahedral3回軸上にある3量体（青色）は内殻タンパク質P3と強固に結合していた。
4. 内殻タンパク質P3は2量体を形成し、モノマー（赤）のN末端が他のモノマー（緑）に挿入して強固に結合していた（図2）。RDVの構築は、先ずP3の2量体ができ、これを基に内殻球ができ、次にP8の3量体（図1の青色の3角形）が結合し、さらにside－by－sideの結合様式で外殻が埋まり2重殻を形成するという構築原理を提案した。
5. 巨大ウイルスのX線解析は他に2例あるが、RDVが精度、分解能の点で最も高い。

図１

図２

成果の活用面・留意点

立体構造を利用したウイルス感染機構の解明が期待される。このうち興味深いものとしては、ウイルス粒子内のRNA複製装置（RNAポリメラーゼ等の酵素群からなる）の解明、複製されたRNAが5回軸回りの穴を通って搬出される機構の解明などが期待される。また、抗体との結合に関わる外殻蛋白質表面構造の同定が可能になる。X線解析で決定した構造データはすでにProtein Data Bankに登録した（コード番号：1UF2）。