インフルエンザウイルスのコンピューターモデルで、万能ワクチンの可能性を示す(Computer Model of Influenza Virus Shows Universal Vaccine Promise)

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H1N1タンパク質のダイナミックな動きから、新たな脆弱性が判明 Dynamic movement of H1N1 proteins reveal new vulnerabilities

2023-01-25 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

◆世界保健機関(WHO)によると、毎年、世界中で10億人のインフルエンザ患者、300万から500万人の重症患者、そして最大65万人のインフルエンザ関連呼吸器疾患死が発生していると推定されています。季節性インフルエンザワクチンは、毎年、流行している優勢な株に合わせて再製造する必要があります。ワクチンが優勢な株と一致すれば非常に効果的ですが、一致しない場合はほとんど予防効果が得られないことがあります。
◆インフルエンザ・ワクチンの主な標的は、ヘマグルチニン(HA)とノイラミニダーゼ(NA)という2つの表面糖タンパク質です。HAタンパク質はウイルスが宿主細胞に結合するのを助ける一方、NAタンパク質はハサミのように作用してHAを細胞膜から切り離し、ウイルスの複製を可能にする。両糖タンパク質の特性は以前から研究されていたが、その動きを完全に理解することはできなかった。
◆カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者らは、H1N1ウイルスの原子レベルのコンピューターモデルを初めて作成し、糖タンパク質の「呼吸」と「傾き」の動きから新たな脆弱性を明らかにした。この研究は、ACS Central Science誌に掲載され、将来のインフルエンザワクチンや抗ウイルス剤の設計に役立つ可能性を示唆しています。

<関連情報>

呼吸と傾き:メソスケールシミュレーションが明らかにしたインフルエンザ糖タンパク質の脆弱性 Breathing and Tilting: Mesoscale Simulations Illuminate Influenza Glycoprotein Vulnerabilities

Lorenzo Casalino, Christian Seitz, Julia Lederhofer, Yaroslav Tsybovsky, Ian A. Wilson, Masaru Kanekiyo, and Rommie E. Amaro
ACS Central Science  Published:December 8, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acscentsci.2c00981

Abstract

Influenza virus has resurfaced recently from inactivity during the early stages of the COVID-19 pandemic, raising serious concerns about the nature and magnitude of future epidemics. The main antigenic targets of influenza virus are two surface glycoproteins, hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA). Whereas the structural and dynamical properties of both glycoproteins have been studied previously, the understanding of their plasticity in the whole-virion context is fragmented. Here, we investigate the dynamics of influenza glycoproteins in a crowded protein environment through mesoscale all-atom molecular dynamics simulations of two evolutionary-linked glycosylated influenza A whole-virion models. Our simulations reveal and kinetically characterize three main molecular motions of influenza glycoproteins: NA head tilting, HA ectodomain tilting, and HA head breathing. The flexibility of HA and NA highlights antigenically relevant conformational states, as well as facilitates the characterization of a novel monoclonal antibody, derived from convalescent human donor, that binds to the underside of the NA head. Our work provides previously unappreciated views on the dynamics of HA and NA, advancing the understanding of their interplay and suggesting possible strategies for the design of future vaccines and antivirals against influenza.

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