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NTCP-preS1複合体の立体構造を細胞外側から見た図。NTCPは表面図、preS1はカートゥーン図（N末端（青）-C末端（赤））で表示されている。PreS1のN末端側はNTCPのトンネル領域と主要な結合を形成し、C末端側は細胞外側表面を這うように結合していた。 図3：PreS1のN末端ミリストイル基の密度 PreS1のN末端に修飾されたミリストイル基と思われる密度が観測された。この密度はNTCP近傍のミセル中に観測された。  構造解析および胆汁酸輸送試験の結果、preS1はNTCPの胆汁酸輸送経路を構成するトンネル領域を占有することで、胆汁酸の結合および輸送を競合的に阻害することが明らかになりました（図4）。NTCPのpreS1結合部位と胆汁酸結合部位の多くは共通していましたが、NTCPの細胞外側表面のループ領域や膜貫通ヘリックスTM8bの一部はpreS1との結合に関わるものの、胆汁酸の輸送経路には重ならないことが示唆されました（図5）。したがって、これらの領域を標的とした薬剤は、NTCPの胆汁酸輸送機能を維持しながら、preS1の結合のみを抑制できる可能性があり、今後の開発が期待されます。  図4：ミリストイル化PreS1による基質輸送阻害 本研究で得られたNTCP-preS1複合体の構造と既報のNTCP-胆汁酸複合体の構造（PDB:7ZYI）の重ね合わせ。PreS1はNTCPの胆汁酸輸送経路を構成するトンネル領域を占有していた。  図5：PreS1結合阻害薬の標的候補部位 NTCPに対するpreS1結合部位（左）と胆汁酸結合部位（右、PDB:7ZYI）の比較。両者の結合部位はトンネル細胞外側ゲートで重なるが、細胞外側表面領域や膜貫通ヘリックスTM8bの一部はpreS1との結合のみに関与することが示唆された。PreS1結合のみに関わる領域は、副作用の少ない抗HBV薬の標的候補として有望である。  以上の結果より、HBVが外開き構造をとっているNTCPを標的とし、preS1をトンネル領域と強固に結合させることで、ウイルス粒子を肝細胞膜に近接させるというモデルが考えられます（図6）。  図6：HBVによる宿主細胞認識モデル HBVは外開き構造をとっているNTCPを標的とし、ミリストイル化preS1をトンネル領域と強固に結合させることで、ウイルス粒子を宿主細胞膜に近接させる。この際、エンベロープに挿入されているミリストイル基は宿主細胞膜へと転移し、preS1の結合を補強すると考えられる。  本研究の成果は、HBVが肝細胞を認識するステップの詳細な構造基盤を提供するものです。また、今回明らかになったNTCPとpreS1の相互作用様式は他のウイルスでは報告のない誘導適合モデルに従うことから、ウイルスと宿主の多様な相互作用様式の一端を明らかにするものです。今後は、細胞表面に吸着したHBVがどのような分子機構で細胞内に侵入するのかについて、詳細に明らかにすることが求められます。 現在用いられている治療法では、慢性B型肝炎の患者に持続感染しているHBVを身体から完全に排除することは難しく、新規メカニズムに基づく抗HBV薬の開発が求められます。NTCPへの結合はHBV感染成立に必須のステップであることから、このステップはHBV感染を抑制する上で魅力的な創薬標的だと考えられます。本研究でHBVのpreS1と感染受容体NTCPの詳細な相互作用が可視化されたことで、preS1結合阻害薬を立体構造に基づいて合理的に設計することが期待されます。   関連情報 「プレスリリース①B型肝炎ウイルス感染受容体であるヒト膜タンパク質の構造を解明」（2022/5/18） https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0111_90020.html 発表者・研究者等情報 東京大学大学院薬学系研究科 大戸　梅治　准教授 清水　敏之　教授 浅見　仁太　研究当時：博士課程 京都大学大学院医学研究科 野村　紀通　准教授 岩田　想　教授 野村　弥生　研究員 横浜市立大学大学院生命医科学研究科 朴　三用（パク　サンヨン）　教授 朴　在鉉（パク　ジェヒョン）　研究員 石本　直偉士　博士課程 国立感染症研究所治療薬・ワクチン開発研究センター 渡士　幸一　治療薬開発総括研究官 小林　ちさ　研究生（東京理科大学大学院創域理工学研究科 大学院生）   論文情報 雑誌名：Nature Structural & Molecular Biology 題　名：Structural basis of hepatitis B virus receptor binding 著者名：Jinta Asami*, Jae-Hyun Park*, Yayoi Nomura*, Chisa Kobayashi*, Junki Mifune, Naito Ishimoto, Tomoko Uemura, Kehong Liu, Yumi Sato, Zhang Zhikuan, Masamichi 　　　　Muramatsu, Takaji Wakita, David Drew, So Iwata, Toshiyuki Shimizu, Koichi Watashi†, Sam-Yong Park†, Norimichi Nomura†, Umeharu Ohto† (*共同筆頭著者, †共同責任著者) DOI: 10.1038/s41594-023-01191-5 URL: https://www.nature.com/articles/s41594-023-01191-5   研究助成 本研究は、文部科学省 科学研究費補助金（課題番号19H00976、20H03499、19H05779、21H02449、18K05334、19H00923、22H02556、23H02724）、AMED 肝炎等克服実用化研究事業（課題番号JP22fk0310517、JP23fk0310504）、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム（BINDS）（課題番号JP19am0101115（支援番号1570、1846、1848）、JP21am0101079）などの外部資金支援を受けて行われたものです。  用語解説 （注1）慢性B型肝炎 B型肝炎は、B型肝炎ウイルスが血液や体液等を介して感染して起きる肝臓の病気である。そのうち、6カ月以上持続している肝臓の炎症が慢性B型肝炎である。慢性B型肝炎患者の一部は肝硬変や肝細胞がんを発症する。 （注2）胆汁酸 肝臓でコレステロールから生合成されるステロイド化合物で、小腸からの脂肪の消化・吸収など脂質代謝に重要な役割を果たしている。回腸まで到達した胆汁酸の多くは腸管や肝臓に発現する胆汁酸トランスポーターの作用により再吸収され、腸肝循環を繰り返す。 （注3）Fab 抗体の重鎖のN末端領域と軽鎖からなる断片。タンパク質の構造解析においては、標的タンパク質の構造安定性の向上や解析時の目印となることを目的として利用されることがある。 （注4）クライオ電子顕微鏡 液体窒素で冷却された超低温条件下でタンパク質などの生体分子に対して電子線を照射し、試料の観察を行うための装置。X線結晶構造解析法やNMR法に並ぶタンパク質の立体構造解析手法の基盤技術として、近年急速な技術革新を遂げている。2017年には、その開発に貢献した研究者三名にノーベル化学賞が授与されている。 （注5）誘導適合モデル タンパク質とそのリガンドを動的な存在と見なし、両者が相互作用しながら立体構造を変化させ、高親和性のタンパク質–リガンド複合体を形成するというモデル。   問い合わせ先 横浜市立大学　広報課 E-mail: [email protected] 記者発表資料 掲載論文 生命医科学研究科 構造創薬科学研究室 Tweet PAGETOP 横浜市立大学 研究・産学連携推進センター 〒236-0027 横浜市金沢区瀬戸22-2 お問合せはこちら Copyright© Yokohama City University. 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