パパイン様プロテアーゼ
SARS-CoV nsp3は、RNA複製に関与する213 kDaのポリペプチドであり、nsp3aからnsp3gまでの7つのドメインから構成されている。
nsp3のN末端領域は、ほとんどのコロナウイルスで完全に保存されている。nsp3dは、pp1aとpp1abを処理するパパイン様プロテアーゼ(PL)である。この領域には、球状のユビキチン様フォールド(ubiquitin-like、Ubl)に続いて、グルタミン酸に富むな酸性ドメインと、nsp3bにはADP-リボース-1-ホスホターゼドメインが含まれている。
SARS-CoV PLの触媒ドメインとnsp3は小胞体の膜に位置しており、ほとんどのドメインは細胞質に存在する。このドメインは、複数の触媒活性のある酵素、膜貫通型ドメイン、および機能がまだ解明されていないドメインに隣接して見られる。
PLの触媒ドメインの分子構造は、「広げた右手」がN末端で「ユビキチン様」ドメイン(UBL)に結合して構成されている。PLの構造は、脱ユビキチン化酵素(DUB)の構造と似ている。さらに、PLの酵素活性のin vitro特性評価によって、このタンパク質様プロテアーゼはユビキチン(Ub)およびUBLのISG15(英語版)(インターフェロン誘導遺伝子15、interferon-induced gene 15)タンパク質を認識して、加水分解することがわかった。
UbとISG15はどちらも、ウイルス感染に対する宿主の自然免疫系の免疫応答のシグナル伝達において重要な役割を果たしており、これらの欠如はウイルス増殖に有利に働くことが分かっている。
SARS-CoVのパパイン様プロテアーゼ(PL)は、316個のアミノ酸モノマーで、4つの異なる構造ドメインから構成されており、「広げた右手」構造を形成している。そのうち3つのドメインはサム(親指)、パーム(手のひら)、フィンガー(指)ドメインと呼ばれ、4つ目のドメインはユビキチン様ドメイン(UBL)と呼ばれている。PLのカルボキシル末端にはSUD(SARSユニークドメイン、SARS Unique Domain)が続き、アミノ末端にはNAB(核酸結合ドメイン、Nucleic Acid Binding)が続く。これらはPLに隣接するドメインで、SARS-CoVの非構造タンパク質のゲノムやプロテオームに属しているが、PLには含まれていない。具体的には、PL複合体は、213 kDaの膜関連タンパク質であるSARS-CoV nsp3(非構造ドメイン3、non-structural protein 3)のアミノ酸1541と1856の間に位置している。
PLポリペプチド鎖の最初の62アミノ酸がUBLドメインを形成する。これは他の3つのドメインとは別のN末端ドメインで、ユビキチンタンパク質と非常によく似た二次構造をとっている。サムドメインは4本のαヘリックス(α4-7)で、パームドメインは6本鎖βシート(β8-13)で、フィンガードメインは4本鎖のねじれた逆平行βシート(β4-7)で構成されている。