欧州XFEL自由電子レーザー施設において、国際共同研究チームはウイルスカプシドの乾燥過程における構造変化をX線シングルパーティクルイメージングにより直接観察した。マックス・プランク構造・物質動態研究所のAbhishek Mallら研究者は、モデルウイルスであるバクテリオファージMS2をエアロゾル化して乾燥させ、水和状態から乾燥状態への移行過程のスナップショットを取得。この手法により、カプシドが単純な剛体容器ではなく、環境ストレスに適応して非対称に収縮するバッキング変調を起こすことを初めて実証した。 研究結果は学術誌Light: Science & Applicationsに掲載された。乾燥に伴う水分子の喪失がカプシドタンパク質のFGループを不安定化させ、三次および五次対称の孔隙周辺で局所的に収縮を起こすことが分子動力学シミュレーションで解明された。この構造変化はウイルス遺伝子の乾燥による損傷を軽減する保護機構である可能性が高い。また、ベータ変分オートエンコーダーなどの機械学習手法を統合することで、従来不可能だった連続的な構造遷移の軌道を高精度に再構成することに成功した。 本研究は、エアロゾル経由で伝播する病原体の環境耐性メカニズムを解明し、新型抗ウイルス策や公衆衛生対策の基盤となる。欧州XFELのSakura Pascarelli科学局長は、ウイルス力学の理解を深化させ構造生物学の新展開を開くと評価する。今後、研究者は実際の唾液成分を模した環境下での検証により、実環境におけるウイルス殻の形状変化と感染性保持の関連を解明する計画である。