不均一な構造を持つタンパク質カプシド進化研究に関するプレプリントをbioRxivで公開しました。

以下のプレプリントをbioRxivで公開しました。九州大学の沼田先生、ポーランドのヤギェウォ大学の東佑翼先生との共同研究になります。

H. Li,  Ł. Koziej, O. Kikko, K. Ishihara, T. Kagawa, K. Tajima, H. Shigematsu, C. Gerle, T. Matsuura, T. Numata, Y. Azuma, N. Terasaka†. Polymorphic Structures of an Artificial Nucleocapsid Evolved from a Circularly Permuted Bacterial Protein Cage. bioRxiv (2026)

分子自己集合は、サイズと形状が規定されたナノスケール構造を得るための有効な手法となります。反復するサブユニットから組み立てられたタンパク質ケージは、様々な分子を封入可能なコンパートメントを形成します。アミノ酸置換によってサブユニット間相互作用やケージ構造が変化し得るものの、タンパク質主鎖の連結性が、実験室進化過程でケージ構造とどのように関連しているかは依然として不明でした。本研究では、Aquifex aeolicus ルマジン合成酵素（AaLS）の環状置換変異体から、人工ヌクレオカプシドを進化させました。実験室進化により、前駆体と比較して精製ヌクレオカプシドの収量が増加し、進化した変異体NC119-3は、そのコードmRNAを封入しました。クライオ電子顕微鏡観察により、不均一なケージ集団が明らかとなり、その中で、それぞれ36個および42個のペンタマーからなる180サブユニットおよび210サブユニットのケージファミリーを同定しました。同定された各ファミリー内において、同一のサブユニット数を持つ粒子は、ペンタマー構成単位の配置と配向が異なっていました。四面体構造の180サブユニットケージの2.90 Å再構成により、配列が同一のサブユニットであっても、集合体内での位置に応じて異なるコンフォメーションをとることがさらに明らかになりました。これらのペンタマーベースの構造は、異なる環状置換部位を持つAaLS変異体から進化したヌクレオカプシドについて以前に報告された、ドメイン交換型のT = 4ケージとは大きく異なりました。これらの知見は、主鎖連結トポロジーの異なる配列から進化したRNA封入型ヌクレオカプシドが、異なるケージ構造をとり得ることを示しています。