脂質ラフトにおける新型コロナウイルスの侵入機構の解明

COVID-19を引き起こすSARS-CoV-2はのウイルス表面上にあるスパイクタンパク質(Sタンパク質)は宿主受容体ACE2と結合する。その後、細胞内に侵入する経路には膜融合経路とウイルス全体がエンドサイトーシスにより取り込まれるエンドサイトーシス経路の2種類が知られている。前者は宿主プロテアーゼTMPRSS2によるSタンパク質切断で露出するfusion peptideにより起こると考えられているが、後者においてはその分子メカニズムは未だに明らかになっていない。多くのウイルスはスフィンゴ脂質とコレステロールに富んだ脂質ラフトを介した細胞侵入機構を持つことが知られている。そこで我々は、SARS-CoV-2が脂質ラフト構成成分であるシアル酸含有糖脂質であるガングリオシドを介した細胞侵入をすると考え、SARS-CoV-2 Sタンパク質とガングリオシドの相互作用を明らかにし、ガングリオシドを介した細胞侵入機構を明らかにすることを本研究の目的とした。SARS-CoV-2 Sタンパク質のSubunit 1 (S1)は宿主受容体ACE2と結合する領域Receptor binding domain (RBD)とN terminal Domain (NTD)が存在し、そのRBDとNTD両方にシアル酸が結合することが報告されている。そこでBiacoreを用いた表面プラズモン共鳴解析をおこなったところ、SARS-CoV-2 S1タンパク質N末端側フラグメントNTDとガングリオシドGM1との結合を確認した。また、他のガングリオシド種(GM2、GM3)はS1タンパク質と結合しなかった。これはSARS-CoV-2 S1タンパク質のN末端領域がガングリオシドGM1と結合することで脂質ラフトを介するエンドサイトーシス経路によって細胞に侵入する可能性を示している。

COVID-19を引き起こすSARS-CoV-2はのウイルス表面上にあるスパイクタンパク質(Sタンパク質)は宿主受容体ACE2と結合する。その後、細胞内に侵入する経路には膜融合経路とウイルス全体がエンドサイトーシスにより取り込まれるエンドサイトーシス経路の2種類が知られている。前者は宿主プロテアーゼTMPRSS2によるSタンパク質切断で露出するfusion peptideにより起こると考えられているが、後者においてはその分子メカニズムは未だに明らかになっていない。多くのウイルスはスフィンゴ脂質とコレステロールに富んだ脂質ラフトを介した細胞侵入機構を持つことが知られている。そこで我々は、SARS-CoV-2が脂質ラフト構成成分であるシアル酸含有糖脂質であるガングリオシドを介した細胞侵入をすると考え、SARS-CoV-2 Sタンパク質とガングリオシドの相互作用を明らかにし、ガングリオシドを介した細胞侵入機構を明らかにすることを本研究の目的とした。SARS-CoV-2 Sタンパク質のSubunit 1 (S1)は宿主受容体ACE2と結合する領域Receptor binding domain (RBD)とN terminal Domain (NTD)が存在し、そのRBDとNTD両方にシアル酸が結合することが報告されている。そこでBiacoreを用いた表面プラズモン共鳴解析をおこなったところ、SARS-CoV-2 S1タンパク質N末端側フラグメントNTDとガングリオシドGM1との結合を確認した。また、他のガングリオシド種(GM2、GM3)はS1タンパク質と結合しなかった。これはSARS-CoV-2 S1タンパク質のN末端領域がガングリオシドGM1と結合することで脂質ラフトを介するエンドサイトーシス経路によって細胞に侵入する可能性を示している。