ウイルス侵入を防ぐ分子相互作用を遮断する方法を発見(Modulating key interaction prevents virus from entering cells)

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2025-12-15 ワシントン州立大学(WSU)

ワシントン州立大学(WSU)の研究チームは、ウイルスが細胞内に侵入する際に不可欠な分子間相互作用を特定し、その作用を阻害することで侵入を防ぐ方法を発見した。この研究では、ヘルペスウイルスが細胞膜と融合して侵入する際に使う「融合(fusion)タンパク質」中の重要なアミノ酸間の相互作用に着目した。まずAIと分子シミュレーションを用いて数千の相互作用を解析し、侵入に決定的に関与する1つのアミノ酸を見いだした。その後、実験的にこのアミノ酸を変異させると、ウイルスは細胞との融合に失敗し、細胞内侵入が大幅に阻止された。この成果は、ウイルスの侵入過程の理解を深めると同時に、将来的な新規抗ウイルス治療戦略の開発につながる可能性を示すものである。研究成果は学術誌『Nanoscale』に掲載された。

<関連情報>

機械学習から予測されるウイルス融合タンパク質内の特定の相互作用の調節が膜融合を阻害する Modulation of specific interactions within a viral fusion protein predicted from machine learning blocks membrane fusion

Ryan E. Odstrcil,Albina O. Makio,McKenna A. Hull,Prashanta Dutta,Anthony V. Nicola and Jin Liu
Nanoscale  Published:04 Nov 2025
DOI:https://doi.org/10.1039/D5NR03235K

ウイルス侵入を防ぐ分子相互作用を遮断する方法を発見(Modulating key interaction prevents virus from entering cells)

Abstract

Enveloped viruses must enter host cells to initiate infections through a fusion process, during which the fusion proteins undergo significant and complex structural changes from pre-fusion to post-fusion conformations. Understanding of the fusion protein conformational stability, and rapid and accurate identification of the stabilizing interactions are critically important for inhibiting the infections. Here, we leverage molecular dynamics simulations, novel machine learning models and biological experiments to identify the crucial interactions dictating the structural stability of glycoprotein B (gB), a class III fusion protein. We focused on the interactions between the fusion loops and the membrane proximal region in gB. A new Q181–R747 polar interaction was identified from our machine learning model as critical in stabilizing the gB pre-fusion conformation. Molecular simulations revealed that mutation of Q181 with proline (Q181P) disrupted the fusion loop secondary structure and reduced gB pre-fusion stability. Experiments were designed to evaluate the impact of the Q181P on fusion. Strikingly, the mutation completely abrogated gB membrane fusion activity. The experiments confirmed the importance of Q181–R747 interaction on fusion, which is consistent with the model predictions. The results deepen our fundamental understanding of the molecular mechanisms of gB during viral fusion, which may lead to novel antiviral interventions. The modeling and experimental framework can be generalized to rapidly identify the critical intermolecular interactions in other important biological processes.

医療・健康
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