ヘマグルチニン

ヘマグルチニン

ヘマグルチニン（Hemagglutinin、HA）は、インフルエンザウイルスをはじめとする多くのウイルスや細菌の表面に見られる、抗原性を持つ重要な糖タンパク質です。しばしばヘムアグルチニンとも表記されます。このタンパク質は、ウイルスが宿主細胞に侵入する上で不可欠な役割を担っています。

その名称は、試験管内（in vitro）で赤血球（hem）を互いにくっつけて凝集塊（agglutinate）を作る性質があることに由来しています。

サブタイプ

ヘマグルチニン（以下、HA）には、現在までに少なくとも16種類のサブタイプが存在することが確認されています。これらはH1からH16として分類されています。インフルエンザウイルスの亜型を識別する際に用いられる記号（例：H5N1）のうち、「H」はこのHAの種類の違いを示しており、「N」はウイルスのもう一つの主要な表面タンパク質であるノイラミニダーゼの種類を表しています。

最も新しく発見されたH16は、スウェーデンやノルウェーのユリカモメから分離された例が報告されています。また、グアテマラでコウモリから見つかったヘマグルチニンは、既存のどの構造とも異なるため、H17として提案されています。ヒトの季節性インフルエンザウイルスに見られる主なサブタイプは、H1、H2、H3の3種類です。

通常、ヒトには感染しないとされるH5N1（鳥インフルエンザ）ウイルスが、稀にヒトに感染する事例があります。ヒトの患者から分離されたH5N1ウイルスのH5サブタイプには、アミノ酸配列にわずかな変異が見られました。この変異によってH5N1ウイルスの細胞表面受容体に対する結合特性が変化し、ヒト細胞への感染が可能になったと考えられています。この発見は、鳥類を主な宿主とするH5N1ウイルスがどのようにヒトへと感染の機会を得るのかを説明する重要な知見となります。

さらに、このH5N1ウイルスのHA抗原の変異は、その高い病原性にも関連していることが示唆されています。特定の変異により、細胞内のプロテアーゼによるHAの活性型への切断が容易になるためと考えられています。

機能とメカニズム

ヘマグルチニンは、ウイルスが細胞に感染する過程で二つの主要な機能を果たします。

1. 細胞への結合: 標的となる動物細胞の表面に存在するシアル酸分子を認識し、これに特異的に結合することでウイルスを細胞表面に固定します。
2. 膜融合: ウイルスが細胞内に取り込まれた後、宿主細胞のエンドソーム膜とウイルスのエンベロープ膜を融合させ、ウイルスの遺伝子（RNA）を細胞質内に送り込みます。

これらの機能は以下のメカニズムによって実行されます。

まず、HAは細胞表面のシアル酸に結合し、ウイルスが細胞から離れるのを防ぎます。ウイルスは細胞膜に包み込まれる形でエンドソームとして細胞内に取り込まれます。細胞はエンドソーム内部を酸性に傾け、ウイルスをリソソームに送って分解しようとします。しかし、エンドソーム内のpHがおよそ6.0まで低下すると、HAの立体構造が不安定になり、部分的に構造がほどけます。この構造変化により、通常はタンパク質の内部に隠されている、強く疎水性の性質を持つ部位が露出します。

この露出した領域は「融合ペプチド（fusion peptide）」と呼ばれ、鉤のようにエンドソーム膜に挿入されてウイルスを膜に固定します。さらに、HA分子の残りの部分は、低いpHでも安定な新しい構造へと再配置されます。この再配置の過程で、融合ペプチドが挿入されたエンドソーム膜に対してウイルス粒子自身が引き寄せられます。結果として、ウイルスのエンベロープ膜とエンドソーム膜が融合し、ウイルスのRNAが細胞質内に放出され、増殖を開始することができます。

構造

ヘマグルチニンは、同じ構造を持つ3つの分子（モノマー）が集合してできるホモ3量体の重要な膜結合性糖タンパク質です。全体の形はシリンダー状をしており、長さはおよそ135オングストローム（Å）です。

HAを構成するそれぞれのモノマーは、中央部にαヘリックス構造を持ち、その頭部にシアル酸と結合するための部位があります。HAのモノマーは、まず前駆体として合成された後、糖鎖付加（グリコシル化）を受け、さらに切断されてHA1とHA2という二つの主要なサブユニットに分かれます。それぞれのモノマーは、ウイルス膜に結合する長いヘリックス鎖部分を持っています。

もう一度検索