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HCV蛋白の構造と機能
(1) コア蛋白
 HCVポリプロテインのN末端に位置するコア蛋白は他のフラビウイルスのN末に位置する蛋白と同様にウイルス粒子の内部(ヌクレオキャプシド)を形成する。他の領域に比べ、コア蛋白の遺伝子配列は異なる遺伝子型のウイルス間で高く保存されている。そのため、コア領域を標的とした抗体を用いた診断系はHCVキャリアーの発見に大変有用であった。コア蛋白はこれまで複数の大きさのコア蛋白が報告されており、191塩基長からなる前駆体蛋白の23kDaのコア蛋白、および最も量的に多い21kDaのコア蛋白などがある(Harada et al., 1991, Liu et al., 1997, Yasui et al., 1998, Suzuki et al., 2001)。コア遺伝子のN末端領域は塩基性に富み、一方C末端は疎水性である。細胞内コア蛋白の局在については、コア蛋白は小胞体(ER)、脂肪滴、ミトコンドリアに結合する形で細胞質に存在していると、複数のグループが報告している(Harada et al., 1991, Selby et al., 1993, Suzuki et al., 1995, Moradpour et al., 1996, Barba et al., 1997, Moriya et al., 1998, Yasui et al., 1998, Hope et al., 2000, Okuda et al., 2002, Schwer et al., 2004, Suzuki et al., 2005)。また、核に存在するという報告もある。コア蛋白はウイルス複製、成熟、病原性発現などに重要な役割を果たす多機能蛋白と考えられている。すなわち、単にウイルス粒子形成だけでなく、細胞内情報伝達系、細胞やウイルス遺伝子発現、細胞のトランスフォーメーション、アポトーシス、脂質代謝などにも影響を与えていることが報告されている(Suzuki et al., )。

(2)E1, E2エンベロープ蛋白
 E1およびE2蛋白は脂質膜とともにウイルス粒子の外被 (エンベロープ) を構成し、ウイルスのエントリーに重要な役割を果たしている。いずれも糖鎖蛋白で、その大きさは、E1はアミノ酸番号192-383の33-35kDa、E2はアミノ酸番号384-746の70-72kDaの蛋白である(Beeck et al., 2001)。ポリプロテインの状態のE1およびE2のC末端膜貫通領域はヘアピン構造を形成し、ER膜を2度貫通しており、そのためER内腔に存在するシグナルペプチダーゼで切断される(Cocquerel et al., 2002)。切断後、E1およびE2のC末端は細胞質側に移行し、成熟したE1およびE2の形をとる。さらに、E1およびE2の膜貫通領域にはER貯留シグナルも存在するので、成熟したE1およびE2はERに固定され、互いに結合して複合体を形成しているものと思われる。

(3)p7蛋白
 p7蛋白は63アミノ酸の小さい疎水性の蛋白で2回膜を貫通している。この蛋白はin vivoで感染性のウイルス粒子産生に重要ということがわかっている(Sakai et al., 2003)。また、膜の透過性に関与するという報告やイオンチャンネルとして機能するという発表もある(Pavlovic et al., 2003, Griffin et al., 2003)。

(4)NS2蛋白
 NS2蛋白は21-23kDaの膜貫通型の蛋白で、N末端の96塩基長の疎水性領域の3−4個の膜貫通性のヘリケース構造を持ち、ER膜へと侵入している。NS2蛋白のC末端側はNS3のN末端領域とともに細胞質側に存在し、金属要求性プロテアーゼ活性を有している。NS2が欠失したレプリコンでも複製することからNS2はウイルスRNA複製に関与していないものと思われる(Lohmann et al., 1999, Khromykh et al., 1997)。しかしながら、in vivoまたはin vitroいずれでもNS2はウイルス生活環に重要な役割を果たしている可能性が示されている(Kolyhalov et al., 2000, Pietschmann et al., 2006)。NS2のC端領域の結晶解析の結果、NS2の細胞質内に存在する部分は2量体のシステインプロテアーゼを形成していることが確認されている(Lorenz et al., 2006) 。

(5) NS3-4A結合体
 NS3はNS4Aと結合して、ウイルス蛋白のプロセッシングとRNA複製に働く。NS3はやや疎水性の69kDaの蛋白で、N端三分の一がセリンプロテアーゼ活性を持ち、補因子として54アミノ酸のNS4Aが結合する(Francesco et al ., 2005)。NS4Aの中央部分がNS3によるプロセッシングに重要である。NS4AのN末端は膜貫通性ヘリックス構造を取っており、NS3-4A複合体はこのNS4AのN末端で膜に固定されていると考えられている(Wolk et al., 2000)。NS3/4A複合体の結晶解析の結果、 NS3プロテアーゼはトリプシンに構造的に近似しており、活性部位の裂け目と基質結合部位が認められている(Kim et al., 1996, Love et al., 1996, Yan et al., 1998) 。NS4Aはこの構造に潜り込み、NS3N端に結合している。こうしてNS3/4A複合体は浅い基質結合部位を形成し、ここに基質が結合するものと思われる。  NS3のC末端から442アミノ酸はヘリケース、NTPase活性を有する部位であり、二本鎖のRNAを3末から5末へ解く作用がある(Kwong et al., 2000)。結晶解析の結果からも、NS3のC端にはNTPase部位とRNA結合部位が存在することが確認できている(Kim et al., 1998)。RNA複製時には、NS3ヘリケースはNTPの加水分解に伴うエネルギーを使い、蛋白の形を変えながら、核酸に沿って移動しているものと思われる(Serebrov et al., 2004, Levin et al., 2005, Dumont et al., 2006)。そのヘリケース活性はNS3プロテアーゼおよびNS4A蛋白によって亢進させられている(Frick et al., 2004)。

(6)NS4B蛋白
 NS4Bは27kDaの膜に埋まっている蛋白で、少なくとも4つの膜貫通部位を持ち、N末端ヘリックス構造が膜との固定に重要な役割を果たしていると考えられている(Lundin et al., 2003,)。NS4Bは、ゲノム複製複合体が細胞内膜上で形成されるための特殊な膜構造、すなわちmembranous webと呼ばれる膜構造を作る可能性が考えられる(Egger et al., 2002, Gao et al ., 2004)。

(7) NS5A蛋白
 NS5Aは膜に結合するリン酸蛋白であり、56kDaの基礎リン酸化型と58kDa超リン酸化型の2つの形態をとっている。NS5Aはアミノ酸番号1-213のドメイン1、アミノ酸番号250-342のドメイン2、アミノ酸番号356-447のドメイン3の3つに分けられる(Tellinghuisen et al., 2004)。ドメイン1は膜に固定するためのアルファヘリックス構造を持ち、膜やRNAだけでなく、ウイルスや宿主蛋白と結合しているものと思われる(Tellinghuisen et al., 2005)。  一方、その機能については十分に判明してないが、ウイルスRNA複製に重要な役割を果たしているものと考えられている。細胞培養において見られる適応性変異はNS5A領域に集中しており、RNA複製に寄与しているものと思われる(Blight et al., 2000, Krieger et al., 2001, Lohmann et al., 2001)。これらの適応性変異はNS5Aの超リン酸化を起しており、NS5Aのリン酸化は複製効率に影響を与えているものと思われる。NS5Aは他の非構造蛋白と結合することが知られており、いくつかの細胞由来蛋白が結合することから、NS5Aは複製複合体の形成に重要で、ウイルス複製を制御しているものと考えられている(Shimakami et al., 2004, Shirota et al., 2002, Dimitrova et al., 2003)。

(8) NS5B蛋白
 NS5Bは68kDaの蛋白で、ゲノムRNAの複製に必須なRNA依存性RNAポリメラーゼとして機能し、その活性部位には既知のモチーフであるGDD配列を有している。NS5BはそのC末端21アミノ酸にアルファヘリックス構造の膜貫通領域を持ち、この部位で膜に固定されている。そのC末端はポリメラーゼ活性には影響を与えないものの、翻訳後のNS5B蛋白がERの細胞質側へ結合するのに重要であることが知られている(Schmidt-Mende et al., 2001, Moradpour et al., 2004)。NS5Bの結晶解析の結果、NS5Bは他のひな形依存的ポリメラーゼと同様の、4指と手のひらと親指からなる右手様の構造をとっている(Ago et al., 1999, Lesburg et al., 1999, Bressanelli et al ., 2002) 。しかしながら、Klenow FragmentやHIV1の逆転写酵素など、他のひな形依存的DNAポリメラーゼのようなより開いた形態はとらず、HCV RdRpは4指と親指が向き合って“手のひらを閉じた”様な構造をとっている。HCV RdRpは活性部位に向かって伸びるような独特のヘアピンループ構造を持ち、RNA合成が始まるようにRNAテンプレートの3末端をさせ、テンプレート自身の伸長反応を抑える働きがある(Butcher et al., 2001)。