HRV3C

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ヒトライノウイルス（HRV）

ヒトライノウイルス（HRV）は、小型のエンベロープ非保有ウイルスであり、小RNAウイルス科エンテロウイルス属に分類される。主要な種としてHRV-A、HRV-B、HRV-Cの3種があり、それぞれに複数の血清型が存在する。ヒトライノウイルスは約7,000 bpの一本鎖RNAを有し、そのオープンリーディングフレームは感染時にポリプロテインをコードする。このポリプロテインはその後、3つの前駆体ポリプロテインP1、P2、P3に切断される。うち前駆体ポリプロテインP1はさらにVP1、VP2、VP3、VP4へとプロセシングされ、これら4種の構造タンパク質各1分子からなるプロトマーが形成され、60個のプロトマーが集合して正二十面体カプシドを構築する。一方、前駆体ポリプロテインP2およびP3はさらに7種の非構造タンパク質へと切断され、その一つが3Cプロテアーゼである。

3Cプロテアーゼ

ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ（HRV 3Cプロテアーゼ）は非構造タンパク質であり、ウイルスカプシドのアセンブリには関与しないが、前駆体タンパク質の大部分の切断・分離に関与し、成熟ウイルスタンパク質の産生およびウイルス複製に必須の機能タンパク質である。現時点で、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼの結晶構造として報告されているのは、血清型HRV2、HRV14、HRV16の3Cプロテアーゼの3例のみである。

構造

各血清型のヒトライノウイルス3Cプロテアーゼにおいて基質結合ポケットは高度に保存されている一方、S2活性ポケットには高い変動性が認められる。HRV2の3Cプロテアーゼでは、S2活性ポケットに非保存的なアミノ酸残基Lys69およびAsn130が存在するが、HRV16の3Cプロテアーゼではこれらが中程度の嵩高さを有するLys69およびThr130に置換されている。これに対し、HRV14の3CプロテアーゼのS2活性ポケットは、より小さい嵩高さのAsn69およびThr130から構成され、より大きなS2活性ポケットを形成する。S2活性ポケットが大きいほど、より嵩高いP2置換基を収容でき、S2ポケットにおけるプロテアーゼ—阻害剤相互作用は阻害活性に有意な影響を及ぼす。したがって、S3およびS4ポケットに対する分子設計を省略し、強い抗ウイルス活性を有する阻害剤2を直接得ることができる。

阻害剤

HRVに感受性の高い者にとって、HRV感染は患者および家族に大きな負担をもたらし、社会的にも多大な経済損失を招く。RNAウイルスはDNA修復機構を有しないため、変異率が高く多様性に富む。新規変異ウイルスに対する医薬品開発の遅延を回避するため、広域スペクトル阻害剤の開発は主要な研究方向である。ウイルス増殖におけるヒトライノウイルス3Cプロテアーゼの鍵となる役割を踏まえ、研究では当該プロテアーゼのS2、S1、S1’ポケットの特異性に着目して一連の阻害剤が設計された。これらには、ヘテロ環式脂質1のようなスクリーニングおよび最適化により得られた非ペプチド性の可逆的阻害剤に加え、ペプチド性の不可逆的阻害剤も含まれる。

HRV3Cの基質切断配列

ヒトライノウイルスがコードするポリプロテインは、切断により11種の成熟ウイルスタンパク質および機能性ウイルス酵素へとプロセシングされ、そのうち8箇所はヒトライノウイルス3Cプロテアーゼにより切断される。これらの切断部位に基づき、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼが特定のアミノ酸配列セグメントを特異的に認識し、切断反応がGln–Gly、Gln–Ala、Glu–Glyの間で生じることが分かる。ある研究では、2Cと3Aの間に存在する配列DSLETLFQ↓GPVYKDLEを認識した場合に、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼが最大の切断効率を示すことが報告された。後続研究では、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼの最短アミノ酸認識配列は6残基（TLFQ↓GP）であり、P1およびP1’部位においてそれぞれGlnおよびGlyに対して高い特異性を示すことが検証された。しかし、これら部位における詳細なアミノ酸特異性については、依然として十分な知見が得られていない。