超高真空粒子加速器がウイルスの脆弱性を発見

米国の研究チームは、コロナウイルスの潜在的な脆弱性を明らかにすることに成功しました。彼らは、コロナウイルスをはじめとする多くのウイルスで、RNAの複製・変換を担うタンパク質装置に注目し、この装置は、RNA転写複合体(RTC)と呼ばれています。

ローレンス・バークレー国立研究所(バークレーラボ)の科学者Greg Hura氏、アルゴンヌ国立研究所のAndrzej Joachimiak氏、オークリッジ国立研究所のHugh M. O'Neill氏とその共同研究者も、カリフォルニア州バークレーにある先進光源施設(ALS)を利用しています(インフォボックス参照）。この超高真空粒子加速器では、ビームライン7.3.3で、広角・小角X線散乱(SAXS、WAXS）など、さまざまなイメージング技術が利用できます。

小角X線散乱（SAXS）は、ナノ粒子の径分布、高分子のサイズと形状、孔のサイズ、部分的に秩序化された材料の特性距離など、サンプルのナノスケールの密度差を定量化するために使用することができます。これは、X線が材料を通過する際の弾性散乱による現象を分析することで実現されます。SAXSは、明瞭な散乱信号を記録できる角度範囲に応じて、1～100ナノメートルの寸法の構造情報と、150ナノメートルまでの部分的に秩序化された系の繰り返し距離の情報を提供することができます。

広角X線散乱（WAXS）はSAXSと似ています。そのため、ほとんどの回折計では、ビームストップを追加することで、WAXSと限定的なSAXSの両方を1回の実行で行うことができます。ただし、WAXSの方が試料と検出器間の距離が短いため、得られるデータの分解能は高くなります。

時計と歯車のように

科学者たちは、ウイルスの複製を機械式時計の組み立てに例えています。「他の機械がすでに出来上がっているときに、バネを入れることはできません。組立工程のある段階でバネを絞って配置しないと、装置全体が機能しないのです」とHura氏は言います。このプロセスでは、NSPと呼ばれる非構造タンパク質や付属タンパク質が大きな役割を果たしています。NSPは、自転車のギアシフトのように、作業内容に応じて急速に変化するさまざまな形態で存在し、変化する地形に車輪を素早く適応させることができます。また、Hura氏は「同様に、NSPも無作為に無秩序に動くことはできず、決まった順序で操作しなければなりません。」とも言っています。

さらに研究チームは、NSPの1つがRNA分子をどのように認識し、コピーされた長いRNAをどのように適切な長さに切断するのかを解明しました。「ワクチンを打つことは確かに非常に重要です。しかし、なぜ私たちはこの1つの防御策にとどまっているのでしょうか？」と述べました。

Joachimiak氏は、「今回の研究は総説であり、我々や他の研究者が集中的に追求すべき多くの方向性を指摘しています。このウイルスと戦うためには、その複製を阻止する複数の方法が必要です」と述べています。

この目標を達成するには、さまざまな構造技術や計算機から得られる情報を組み合わせることが重要だと、O'Neill氏は付け加えていました。異なるウイルス株間でRTCタンパク質が類似していることから、研究チームは、RTCの活性を阻害するように設計された薬剤が、すべてのCOVID-19亜種だけでなく、他のウイルス感染症にも効く可能性があると予想しています。