HLA-A*24:02拘束性 SARS-CoV-2 S2/HIV-1 gp41 CD8 T細胞交差認識に関する構造免疫情報学的仮説

Abstract Background and objective: SARS-CoV-2 Spike S2 and HIV-1 gp41 are class I viral fusion proteins that share a six-helix bundle (6-HB) architecture. Taking this structural homology as a starting point, this exploratory hypothesis presents the peptide pair considered most promising under the present analytical conditions - SARS-CoV-2 Spike S2 QYIKWPWYI and HIV-1 gp41 RYLKDQQLL - as a testable candidate for HLA-A24:02-restricted CD8 T-cell cross-recognition. Both peptides are previously reported epitopes and were not newly identified in this work; the proposal here is the pairing of two known epitopes as a candidate for cross-recognition. Methods (in silico): The full-length HIV-1 gp41 sequence (HXB2 strain, Env 512-856, 345 aa) was screened with NetMHCpan-4.1 for 9-mer peptide binding to HLA-A02:01, A24:02, A02:06 and A11:01 (337 peptides x 4 HLA = 1,348 predictions). Strong binder candidates (%Rank below 0.5) were cross-checked against public resources including the LANL HIV Immunology Database, RCSB Protein Data Bank, IEDB and VDJdb. Results: Twenty-three strong binder candidates were identified in gp41. Among them, RYLKDQQLL (HIV-1 Env 585-593; predicted %Rank 0.021 for HLA-A24:02) is a previously reported HIV-specific CD8 T-cell epitope registered in the LANL database. The corresponding SARS-CoV-2 candidate, QYIKWPWYI (Spike 1208-1216), is a reported HLA-A24:02-restricted CD8 T-cell epitope for which an experimentally determined peptide-HLA structure is available (RCSB PDB 7EJL). The two peptides share the canonical HLA-A24:02 anchor features (Tyr at P2, a hydrophobic C-terminal residue) and a conserved Lys at P4. Limitations: Primary sequence similarity at the presumed TCR contact surface is limited at P5, P6, P7 and P8. Cross-recognition by a single TCR therefore remains unproven. Furthermore, an alanine-scanning analysis using QYIKWPWYI-specific TCRs has reported that substitutions at P5, P6, P7 and P8 were not tolerated by any of the clonotypes tested, whereas tolerance at P4 was clonotype-dependent (Aritsu et al., 2026). The present candidate pair differs at all four of these non-tolerant positions. Cross-stimulation assays using peripheral blood mononuclear cells are the required verification step, with structural comparison of the peptide-HLA complexes serving a supporting role. Positioning: Support for this hypothesis currently rests on three points only: shared HLA restriction, shared anchor residues, and the fact that both peptides are known epitopes. Of these, the argument treating the shared Lys at P4 as positive evidence for cross-recognition has been weakened by the experimental report cited above. No experimental data directly support cross-recognition, and none directly refute it. This work does not claim that CD8 T-cell cross-recognition between SARS-CoV-2 and HIV-1 has been experimentally established. It presents an exploratory, in silico-derived and experimentally testable hypothesis, a specific candidate peptide pair, and a framework for future validation. Changes in version 1.9: An experimental report identified after publication of the previous version (Aritsu et al., 2026) indicates that the weight of the conserved Lys at P4 - a central element of the original argument - is smaller than initially assumed. This is not a retraction of the hypothesis but a weakening of its supporting evidence. The candidate pair has not been replaced. 【背景・目的】SARS-CoV-2 の Spike S2 サブユニットと HIV-1 gp41 は、クラス I 融合タンパク質として共通の六ヘリックスバンドル(6-HB)構造を持つ。本稿は、この構造相同性を手がかりに交差反応候補を探索し、HLA-A24:02 軸で本解析条件下において最も有望と考えられる候補ペア(Spike S2 QYIKWPWYI ↔ gp41 RYLKDQQLL)を提示することを目的とする探索的仮説である。両ペプチドはいずれも既報のエピトープであり、本稿が新規に同定したものではない。本稿の提案は、既知の 2 エピトープを交差認識の候補対として対応づけた点にある。 【方法(in silico)】HIV-1 gp41 全長配列(HXB2 株、Env 512–856、345 aa)に対し、NetMHCpan-4.1 を用いて HLA-A02:01、A24:02、A02:06、A11:01 の 4 アレルで 9mer ペプチド結合予測を実施した(337 ペプチド×4 HLA=1,348 予測)。Strong Binder 候補(%Rank 0.5 未満)を公開データベース(LANL、RCSB PDB、IEDB、VDJdb)と統合解析した。 【主要結果】gp41 から合計 23 本の Strong Binder 候補を同定した。HLA-A24:02 に対し、gp41 Env 585–593 の RYLKDQQLL(%Rank 0.021)が、LANL 登録済みの既知 HIV 特異的 CD8 T 細胞エピトープであることを確認した。対応する SARS-CoV-2 S2 側エピトープとして、Spike 1208–1216 の QYIKWPWYI を選定した。同エピトープは HLA-A24:02 との複合体実構造が公開されている(RCSB PDB 7EJL)。両者は HLA-A24:02 の典型的アンカー(P2 Tyr、C 末端疎水性残基)を共有し、P4 に Lys が保存されている。 【限界】TCR 接触面(P5:D vs W、P6:Q vs P、P7:Q vs W、P8:L vs Y)の一次配列類似性は限定的であり、同一 TCR による交差認識は未証明である。さらに、QYIKWPWYI 特異的 TCR を用いたアラニンスキャンにおいて、P5・P6・P7・P8 の置換は試験した全クローンタイプで許容されず、P4 の置換許容性はクローンタイプ依存であったことが報告されている(Aritsu et al., 2026)。本候補対は、この非許容 4 位置のすべてで残基が異なる。PBMC(末梢血単核球)交差刺激実験が必須の検証ステップであり、pHLA 構造比較は補助的解析として位置付ける。 【位置付け】本仮説を支持する根拠は現時点で「共通 HLA 拘束性」「アンカー残基の共有」「両側が既知エピトープであること」の 3 点に限られる。このうち「P4 Lys の共有」を交差認識の積極的根拠とする論法は、上記の実験報告により支持が弱まった。交差認識を直接支持する実験データは存在せず、直接否定する実験データも存在しない。本稿は交差認識の存在を主張するものではなく、検証可能な候補ペアを提示する探索的仮説として位置付ける。 【本版(1.9)における主な変更】公開後に確認した実験報告(Aritsu et al., 2026)により、本仮説の中核的論拠であった「P4 Lys の保存」の重みは、当初の想定より小さいと判断される。この変更は仮説の撤回ではないが、支持根拠の弱化にあたる。候補対の差し替えは行っていない。 Keywords: SARS-CoV-2; HIV-1; HLA-A*24:02; CD8 T cell; cross-reactivity; heterologous immunity; immunoinformatics; exploratory hypothesis