撰稿人：東京大學
新聞概述
■ 公告要點
研究表明，導致非洲豬瘟（一種豬的致命傳染病）的病毒含有自己的“分子伴侶”，可以幫助蛋白質折疊。
- 首次利用冷凍電鏡(cryo-EM)分析了關鍵蛋白pB602L的三維結構，並分析了它利用ATP幫助其他病毒蛋白形成正確結構的機制。
由於這種蛋白質在病毒複製中起著至關重要的作用，因此有望成為未來開發安全疫苗的目標分子。
■公告內容
由東京大學農學生命科學研究生院教授永田浩二和計畫研究員伊藤秀明領導的研究小組，首次在世界上詳細闡明了非洲豬瘟病毒（ASFV）（註2）產生的特殊「分子伴侶」（註3）蛋白pB602L的三維結構和功能。
非洲豬瘟是一種極度危險的傳染病，對豬和野豬的死亡率幾乎達到100%，對世界各地的養豬業和食品供應造成嚴重損害。然而，目前尚未發展出安全有效的疫苗或治療方法。
病毒複製需要大量蛋白質精確折疊成正確的三維結構。如果折疊失敗，病毒顆粒就無法正確組裝，從而失去感染性。通常情況下，宿主細胞中的「分子伴侶」會輔助這些蛋白質的摺疊，但非洲豬瘟病毒（ASFV）的特殊之處在於它編碼自身的分子伴侶蛋白pB602L（註4）。
本研究結合高解析度三維結構分析（利用冷凍電子顯微鏡）、AlphaFold3結構預測（註5）、ATP降解活性測定（註6）等生化實驗以及蛋白質結合和折疊的功能分析，從多個角度分析了pB602L的分子機制。
結果表明，pB602L以二聚體的形式發揮功能，形成穩定的結構，並且它還作為一種「分子馬達」（註7），透過分解ATP獲取能量，並利用該能量輔助病毒蛋白的折疊（圖1）。此外，也證實它直接輔助構成病毒顆粒外殼的衣殼蛋白（p72）（註8）和多聚蛋白切割酶（pS273R）（註9）的正確結構形成。換言之，研究表明，如果沒有這種蛋白的功能，病毒就無法形成完整的顆粒，也無法複製。
這項研究意義重大，因為它揭示了一個先前未知的因子，該因子在非洲豬瘟病毒的複製機制中起著核心作用，並提供了原子層面的結構資訊。儘管pB602L對病毒至關重要，但其詳細的分子機制先前尚未闡明。然而，這項研究首次使這項「弱點」得以視覺化。
傳統的抗病毒藥物主要針對病毒DNA複製或酵素活性，而這項研究提出了一種新的治療策略，即「幹擾病毒蛋白自身的組裝」。如果pB602L的功能被抑制，病毒顆粒的正確結構就無法形成，從而阻止病毒顆粒的完成，並有可能從根本上抑制感染的傳播。
此外，這項發現可能有助於開發下一代疫苗，例如設計功能減弱的更安全的病毒株。這項研究成果也有望成為避免目前減毒活疫苗（註10）面臨的「毒力恢復」風險的新方法。
■ 圖說明
上圖：pB602L同源二聚體的三維結構（藍色：N端，紅色：C端）
pB602L以同源二聚體的形式存在。其N端區域作為二聚化結構域發揮作用，C端區域作為分子伴侶結構域發揮作用。 AlphaFold3預測其分子結構具有二重對稱性，但冷凍電子顯微鏡結構（柔性C端區域不可見）顯示兩個亞基具有不同的構象，顯示兩個C端區域緊密相鄰，並協同發揮分子伴侶的作用。
圖1：pB602L同源二聚體分子伴侶功能的示意圖
pB602L 的 C 端區域具有 ATPase 活性，並作為分子伴侶發揮作用，對 p72 和 pS273R 的摺疊至關重要。
相關資訊：
「非洲豬瘟病毒基因組和轉錄組分析—尋找新的疫苗和治療方法：強毒株和弱毒株的比較研究」（2023年09月11日）
https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230911-2.html
■ 演講者和研究人員訊息
東京大學
農業與生命科學研究生院
魏思博博士生
陸鵬（時任助理教授）
劉翔（時任：特聘研究員）
宇佐木潮（當時是碩士研究生）
齋藤志穗，學術專家
奧田毅副教授
堤健太助理教授
岡本健，特聘研究員
鈴木道夫教授
伊藤秀明（時任：特聘研究員）
永田浩二教授
大阪大學
前沿生物科學研究生院
特聘教授難波圭一
宮田智子，特聘副教授
牧野文信 特邀副教授
農業和食品工業技術研究機構
動物健康研究部
北村智也 研究員
增神健太郎 助理組長
國穗武宏，首席研究員
■論文資訊
期刊名稱：國際生物大分子雜誌
標題：非洲豬瘟病毒蛋白pB602L是一種獨特的分子伴侶，可促進主要衣殼蛋白p72和多聚蛋白加工蛋白酶pS273R的折疊。
作者：魏思波、陸鵬、宮田智子、牧野文明、難波圭一、劉昶、牛雨雪、齋藤志穗、奧田勝、堤健太、岡本健、鈴木道夫、北村智也、增神健太郎、國穗武博、伊藤英明*、永田浩司*（*通訊作者）
作者： https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2026.150685
網址： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813026006112
■ 研究經費
本研究是在日本農林水產省「保障農畜水產品穩定供應綜合監管科學研究推進委託計畫（透過公私合作和國際合作加速非洲豬瘟疫苗研發）」（JPJ008617.20319736）下進行的。部分研究工作也得到了日本醫療研究發展機構（AMED）「創新藥物發現與生命科學研究支持基礎」（BINDS）（JP23ama121003）以及大阪大學JEOL橫串合作研究所的支持。
■術語解釋
（註1）非洲豬瘟（ASF）
非洲豬瘟是一種病毒性傳染病，主要感染豬和野豬，引起高燒、出血、器官損傷等症狀，是一種致死率極高的疾病，通常在數天內導致死亡。雖然非洲豬瘟不會傳染給人類，但它會導致牲畜大量死亡，對養豬業造成巨大的經濟損失。因此，世界動物衛生組織（OIE）已將其列為重點監測疾病之一，各國都採取了嚴格的檢疫措施。
（註2）非洲豬瘟病毒（ASFV）
這種DNA病毒會引起非洲豬瘟，並形成直徑超過200奈米的大型病毒顆粒。它比普通病毒擁有更多的基因（約150-200種），其特徵是能夠自主合成多種蛋白質。它的結構是多層且複雜的，是透過精確的「組裝過程」完成的。
（註3）分子伴侶
分子伴侶是一類蛋白質的總稱，它們幫助細胞內新合成的蛋白質折疊成正確的三維結構。蛋白質必須以正確的形狀發揮功能，因此防止蛋白質錯誤折疊和聚集至關重要。分子伴侶就像“品質控制員”或“組裝助手”，在折疊過程中保護不穩定的蛋白質，並引導它們形成正確的形狀。
（註4）pB602L
這是非洲豬瘟病毒本身產生的一種分子伴侶蛋白的名稱。它幫助構成病毒的主要蛋白質正確摺疊，是病毒顆粒組裝的核心因子。已知如果這種蛋白功能缺失，病毒只能形成不完整的結構，並失去感染性。換句話說，它是病毒複製所必需的「關鍵組分」。
（註5）AlphaFold 3
這是一個利用人工智慧（AI）精確預測蛋白質和分子複合物三維結構的計算程式。它最大的特徵是能夠根據胺基酸序列預測折疊的三維結構。由於它顯著簡化了以往需要耗費大量實驗時間的結構分析，因此已成為近年來生命科學和藥物研發領域至關重要的分析技術。
（註6）ATP
ATP是腺苷5'-三磷酸的縮寫，它是一種在細胞內儲存和運輸能量的分子。當磷酸鍵斷裂時，能量被釋放出來，這種能量用於各種生物活動，例如運動、物質合成和運輸反應。因此，ATP常被稱為「生物體的能量貨幣」。
（註7）分子馬達
這是將ATP化學能轉化為機械運動和結構變化的蛋白質分子的統稱。它們在細胞內運輸物質、改變形狀並移動其他分子。儘管它們極其微小，但可以被視為在奈米尺度上運行的「生物分子機器」。本文研究的分子pB602L就是一種利用ATP發揮作用的分子馬達。
（註8）衣殼蛋白（p72）
這是構成非洲豬瘟病毒顆粒外殼（衣殼）的主要蛋白質。它能物理性地保護遺傳訊息（DNA），並在維持病毒形狀方面發揮作用。如果把它比作房子，它就像“牆壁”和“框架”，如果這部分結構不正確，病毒顆粒就無法穩定存在。
（註9）多聚蛋白裂解酶（pS273R）
這種由非洲豬瘟病毒（ASFV）產生的酵素蛋白，能夠將構成病毒顆粒內部結構（核殼結構）的蛋白質前驅物（多聚蛋白）切割成適當的大小，並將其處理成功能性組分。多聚蛋白是由多個蛋白質連接而成的不完整分子，只有經過這種酵素的切割，每個多聚蛋白才能作為獨立的組成物發揮功能。 pS273R 就像一把“分子剪刀”，能夠精確地切割這些前體，從而促進病毒顆粒的組裝過程。如果這種酵素活性喪失，組成就無法被加工，病毒也無法正確形成，因此它是病毒增殖的必要因素。
（註10）減毒活疫苗
這些疫苗使用活病毒或細菌，其致病性（引起疾病的能力）已被人工減弱。它們在體內輕微複製，可以誘導類似於自然感染的強烈免疫反應，從而更容易獲得長期免疫力。然而，由於它們使用活病原體，病原體極有可能恢復毒性或在體內或環境中傳播，因此安全性是一個關鍵問題。雖然迄今已有三種針對非洲豬瘟病毒的減毒活疫苗投入實際應用，但安全性問題依然存在，因此需要持續進行研究，開發更安全、更可靠的新一代疫苗。