4.1Å分解能の低温電子顕微鏡および単一粒子解析により明らかになった、ジカウイルスと広範に交差反応性を持つ中和性モノクローナル抗体のFabとの複合体

A complex between the Zika virion and the Fab of a broadly cross-reactive neutralizing monoclonal antibody revealed by cryo-EM and single particle analysis at 4.1 Å resolution.

• Anu Tyagi
• Tofayel Ahmed
• Jian Shi
• Shashi Bhushan

抄録

ジカウイルス（ZIKV）は、胎児小頭症やギラン・バレー症候群などの神経疾患を引き起こす可能性があるため、最近、公衆衛生上の主要な懸念事項として浮上してきました。広範囲中和抗体（nAbs）は、成熟したウイルスの表面に露出している2つのエンベロープ蛋白質モノマーの界面に位置する4級エピトープを標的としています。この「Eダイマー依存性エピトープ」（EDE）は、EのドメインIIの先端にある一方のモノマーの融合ループと、隣接するモノマーのドメインIとIIIの一部で構成されています。このエピトープは、ジカウイルスの成熟期に前駆体膜タンパク質（prM）の結合部位と大きく重なることから、その分子表面はデングウイルスやジカウイルスなどのフラビウイルスに進化的に保存されており、様々なZIKV株を広く中和する抗体を誘導することができると考えられています。ここでは、この変異的に制限された4級エピトープを標的とする抗体の抗原結合フラグメント（Fab）に結合したウイルスの4.1Å分解能での低温電子顕微鏡再構成を紹介する。5倍の正20面体軸に隣接して結合していないため、Fabはビリオンの表面を不完全に覆っている。この構造は、この強力な中和クラスの抗体の結合様式の詳細を明らかにし、この保存されたエピトープを標的とした免疫原やワクチンの設計に役立つ可能性がある。

Zika virus (ZIKV) recently emerged as a major public health concern because it can cause fetal microcephaly and neurological disease such as the Guillain-Barré syndrome. A particularly potent class of broadly neutralizing antibodies (nAbs) targets a quaternary epitope located at the interface of two envelope proteins monomers, exposed at the surface of the mature virion. This "E-dimer-dependent epitope" (EDE), comprises the fusion loop of one monomer at the tip of domain II of E and a portion of the domains I and III of the adjacent monomer. Since this epitope largely overlaps with the binding site of the precursor membrane protein (prM) during Zika virion maturation, its molecular surface is evolutionary conserved in flaviviruses such as Dengue and Zika viruses, and can elicit antibodies that broadly neutralize various ZIKV strains. Here, we present a cryo-EM reconstruction at 4.1 Å resolution of the virion bound to the antigen binding fragment (Fab) of an antibody that targets this mutationally-constrained quaternary epitope. The Fab incompletely covers the surface of the virion as it does not bind next to its 5-fold icosahedral axes. The structure reveals details of the binding mode of this potent neutralizing class of antibodies and can inform the design of immunogens and vaccines targeting this conserved epitope.

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