PNAS：新型成像技巧供给关于病毒包装的新见地

2019年10月8日 讯 /100医药网BIOON/ --比来，研讨人员第一次捕捉了单个病毒构成的图像，从而及时懂得了病毒拆卸的动力学特点。该研讨为若何对立病毒和工程自组装粒子供给了新的见地。该研讨揭橥在《PNAS》杂志上。哈佛年夜学约翰·保尔森工程学院的物理学传授Vinothan Manoharan表现：“构造生物学曾经可以以惊人的分辩率解析病毒的构造，甚至可以到每种卵白质中的每个原子。然则我们依然不晓得病毒构造若何自我组装。我们的技巧为懂得病毒若何组装供给了第一个窗口，并在定量细节上提醒了动力学和门路。”Manoharan照样“定量生物学筹划”（Quantitative Biology Initiative）的配合担任人，该筹划是哈佛年夜学的一项跨学科任务，将生物学，新鲜的测量技巧，统计学和数学联合在一路，以开辟生物零碎的猜测性数学模子。

（图片起源：Www.pixabay.com）Manoharan和他的团队专注于单链RNA病毒，这是地球上最丰厚的病毒。在人类中，RNA病毒是形成西尼罗河热，胃肠炎，手足口病，脊髓灰质炎和通俗伤风的缘由之一。这些病毒往往十分复杂。 Manoharan和他的研讨小组研讨的，可以沾染年夜肠杆菌的病毒直径约30纳米，具有一个RNA片断，约有3600个核苷酸和180个雷同的卵白质。卵白质陈列成六边形和五边形，在RNA四周构成足球状构造，称为衣壳。这些卵白质若何构成这种构造是病毒拆卸中的焦点成绩。到今朝为止，因为病毒及其成分很小，而且互相感化很弱，是以还没有人可以及时不雅察病毒拆卸。为了不雅察病毒，研讨人员应用了一种称为干预散射显微镜的光学技巧，个中从物体上散射的光会在更年夜的光场中发生一个黑点。该技巧不克不及提醒病毒的构造，但可以提醒病毒的年夜小以及年夜小若何随工夫变更。研讨人员将病毒RNA链衔接到基质上，并使卵白质流过外表。然后，应用干预显微镜，他们不雅察到呈现了黑点，并逐步变暗，直达到到成熟病毒的年夜小。经过记载那些发展点的强度，研讨人员实践上可以肯定跟着工夫的流逝，每个RNA链上附着了若干卵白质。Manoharan说：“我们立刻留意到的一件事是，一切雀斑的强度开端都很低，然后又上升到完整病毒的强度。一些衣壳在不到一分钟的工夫内组装终了，有的破费了两到三分钟，有的破费了五分钟以上。然则一旦它们开端组装，它们就不会前往，直到完成。”研讨人员将这些不雅察成果与以前的模仿成果停止了比拟，该模仿成果猜测了两种组装途径。在一种门路中，卵白质起首随机粘在RNA上，然后将本身重排裁缝壳。第二，在衣壳组装之前必需构成必定数目的卵白质“核”。试验成果与第二种猜想相符。关于分歧的病毒，核的工夫构成也分歧，然则一旦构成，病毒便会敏捷发展，直达到到恰当年夜小时才会停滞。研讨人员还留意到，当底物下流动的卵白质数目过多时，病毒组装毛病的几率也会上升。“以这种方法组装的病毒必需在核的构成与衣壳的发展之间获得均衡。假如核构成得太快，则完好的衣壳将无法发展。这种不雅察成果能够使我们对若何使病原性病毒的组装脱轨有所懂得。 ”，Manoharan说。各个卵白质若何联合构成核依然是一个悬而未决的成绩，然则既然试验者曾经肯定了这种门路，研讨人员便可以开辟新模子来摸索该门路中的组装。这些模子关于设计可自行组装的纳米资料也能够有效。Manoharan说：“这是定量生物学的一个很好的例子，由于我们有可以用数学模子描绘的试验成果。”（100医药网100yiyao.com）

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原始出处：Rees F. Garmann, Aaron M. Goldfain, Vinothan N. Manoharan. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201909223 DOI: 10.1073/pnas.1909223116