SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）は抗ウイルス薬の主要標的である。コロナウイルス間で保存された配列と、ウイルス複製に必須であるという役割を背景に、その活性部位を標的とする多数の阻害剤が開発されてきた。Mproは、活性な二量体と不活性な単量体の間で平衡状態にあり、二量体化を標的とすることは創薬の有望な代替戦略となる。本研究では、阻害剤結合によって誘導されるMproの単量体―二量体平衡と構造変化を調べた。13C標識とネイティブ質量分析を用い、ペプチド模倣阻害剤（PF-07321332、PF-00835231、GC376、boceprevir）および非ペプチド模倣阻害剤（carmofur、ebselen、MR6-31-2、AT7519、pelitinib）が、Mproの二量体化とサブユニット交換にどのように影響するかを評価した。さらに、水素/重水素交換質量分析（HDX-MS）により、Mproのコンフォメーション動態とこれらの阻害剤との相互作用を解析した。主要な結果は、阻害機構が相違することを明らかにした。すなわち、ペプチド模倣阻害剤は二量体状態へ大きく平衡をシフトさせ、サブユニット交換の動態を抑制し、二量体界面を不動化する。一方で、ebselenは二量体型を損なうことで二量体界面の柔軟性を増大させた。注目すべき点として、タンデム質量分析によりebselenのC300における新規共有結合部位を同定し、分子動力学シミュレーションは、この修飾がMpro二量体界面の水素結合ネットワークをアロステリックに変化させることを示した。さらに、C300変異体の解析から、C300はebselenによる二量体破壊と酵素阻害に寄与することが示された。総じて本研究は、ペプチド模倣阻害剤とebselenの間で阻害様式が異なることを明らかにし、二量体界面のアロステリック部位を標的とすることが次世代のMpro阻害剤設計の可能性を持つことを示唆する。
https://doi.org/10.1101/2025.11.16.688752