致死率が高く、有効な治療法もまだないー。そんな恐ろしい「ニパウイルス」の増殖を止める鍵が、ついに見つかるかもしれません。ウイルスの心臓部とも言える「複製工場」の設計図を、最新の技術で詳細に描き出すことに成功したのです。ニパウイルスは、ヒトに致命的な結果をもたらす高病原性の人獣共通感染症ウイルスであり、承認された治療法が存在しないため、公衆衛生上の重大な懸念事項であり続けています。標的を定めた抗ウイルス戦略を開発するためには、そのRNAポリメラーゼ装置の分子構造を解明することが極めて重要です。
この度、ニパウイルスのL-P複合体（ポリメラーゼLとリン酸化タンパク質Pの複合体）について、2つのアポ状態（基質などが結合していない状態）のクライオ電子顕微鏡構造が解明され、Lタンパク質内のRNA依存性RNAポリメラーゼドメインとポリリボヌクレオチジル転移酵素ドメインの構造が明らかになりました。[編集者注：ウイルスのポリメラーゼ複合体は、ポリメラーゼ（L）とリン酸化タンパク質（P）から構成され、ウイルスのRNAゲノムを複製・転写します。]
構造解析の結果、Pタンパク質の四量体が、ユニークなインターフェースを介してRdRpドメインに固定されている様子が観察されました。機能検証により、PRNTaseドメイン内にある進化的に保存された2つの亜鉛結合モチーフが、酵素活性に不可欠であることが確認されています。さらに、構造解析からLタンパク質のC末端領域の柔軟性が高いことや、ヌクレオチドの入り口近くにPタンパク質のXDリンカーが特殊な配置をとっていることが明らかになり、鋳型RNAへのアクセスを調節する役割が示唆されました。
L-P間の相互作用を破壊する標的変異導入実験では、ポリメラーゼ活性が著しく低下し、この相互作用がメカニズム上必須であることが強調されました。モノネガウイルス目に属する他のウイルスとの比較構造研究により、保存された疎水性インターフェースや、Pタンパク質バンドルの安定化に中心的な役割を果たす重要なチロシン残基が同定されました。これらの発見は、合理的な阻害剤設計のための構造的枠組みを確立し、ニパウイルス複製のメカニズム的理解を前進させ、ヘニパウイルスのアウトブレイクを軽減するための重要な洞察を提供するものです。
この研究の主な発見
1. ニパウイルスポリメラーゼ複合体のクライオEM構造解明： Lタンパク質とPタンパク質の複合体について、全長および一部を切り出した複合体の2つのクライオEM構造の解明に成功しました。Lタンパク質のRdRpドメインとPRNTaseドメインは明確に定義されましたが、C末端側のドメイン（CD, MTase, CTD）は柔軟性が高いため解明には至りませんでした。Pタンパク質は四量体を形成し、疎水性相互作用、水素結合、塩橋を介してLタンパク質と相互作用していました。
2. PRNTaseドメインにおける亜鉛結合部位のポリメラーゼ活性への重要な役割：*PRNTaseドメイン内に、保存された2つの亜鉛結合部位が同定されました。これらの部位をアラニンに置換する実験により、ポリメラーゼ活性が完全に失われることが実証され、触媒作用に必須の役割を果たしていることが確認されました。これらの部位はほとんどのモノネガウイルスで保存されていますが、ニューモウイルスには存在しません。
3. ユニークなL-P相互作用メカニズムとその機能的意義：Pタンパク質のXDドメインがLタンパク質のRdRp表面に安定して結合し、そのリンカー領域がヌクレオチド（NTP）の入り口を覆っていました。また、他のPタンパク質のXDリンカーも疎水性相互作用などを介してLタンパク質表面に固定されていました。L-P間の相互作用を破壊する変異は、ポリメラーゼ活性とLタンパク質の安定性を大幅に低下させました。
4. モノネガウイルスのポリメラーゼ複合体の比較構造解析： 様々なウイルスのポリメラーゼ間で、Pタンパク質の結合位置や動態が多様であることが浮き彫りになりました。さらに、Lタンパク質表面にある保存されたチロシン残基（NiVのY732など）が、P四量体を固定する重要なアンカーサイトとして同定されました。
この研究は、ニパウイルスのポリメラーゼ複合体のクライオEM構造を解明し、Lタンパク質のRdRp/PRNTaseドメインとP四量体の間の結合様式を明らかにしました。ポリメラーゼ活性に必須の2つの保存された亜鉛結合部位を特定し、パラミクソウイルスにおけるユニークなL-P相互作用メカニズムを実証しました。これらの知見は、ウイルスのRNA合成に関する我々の理解を大幅に前進させ、保存されたポリメラーゼ領域を標的とする広域スペクトルの抗ウイルス薬を開発するための構造的基盤を提供し、ニパウイルスや関連するウイルスの脅威と戦うための重要な洞察をもたらします。
このオープンアクセスの研究成果は、「Cryo-EM Structures of Nipah Virus Polymerase Complex Reveal Highly Varied Interactions Between L and P Proteins Among Paramyxoviruses（ニパウイルスポリメラーゼ複合体のクライオEM構造はパラミクソウイルス間でLタンパク質とPタンパク質の間に非常に多様な相互作用があることを明らかにする）」と題され、『Protein & Cell』誌に2025年2月18日付で掲載されました。
