科學(xué)家揭示了導(dǎo)致唇皰疹的病毒HSV-1的DNA包裝機制

加州大學(xué)洛杉磯分校加利福尼亞納米系統(tǒng)研究所的研究人員開發(fā)的一項新技術(shù)使他們成為第一批清楚地看到負(fù)責(zé)將DNA壓縮成1型單純皰疹病毒或HSV的小內(nèi)殼或衣殼的復(fù)雜機器的科學(xué)家。 1，病毒導(dǎo)致唇皰疹。

這一進(jìn)展可能有助于持續(xù)開發(fā)改進(jìn)的抗病毒療法 - 不僅用于治療唇皰疹的藥物，還用于治療由皰疹病毒家族中的其他病毒引起的癌癥和出生缺陷，這些病毒經(jīng)常針對病毒DNA包裝過程。

該團隊的主要成就是開發(fā)和使用兩種圖像處理技術(shù) - 對稱松弛和順序局部分類 - 使研究人員能夠生成高溫電子看到的HSV-1病毒顆粒或病毒粒子的高度精細(xì)三維圖像。顯微鏡。這些方法使科學(xué)家們能夠看到HSV-1中獨特的結(jié)構(gòu)。

“病毒往往是高度對稱的，”來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的加州大學(xué)洛杉磯分校的訪問研究生劉云濤和該研究的共同第一作者說。“傳統(tǒng)的三維重建技術(shù)利用這種對稱性來對病毒進(jìn)行可視化，但缺點是你看不到偏離這種對稱性的結(jié)構(gòu)。令我們驚訝的是，我們的專業(yè)方法讓我們看到了HSV-1的獨特結(jié)構(gòu)。病毒粒子和大部分病毒DNA基因組。“

該研究的另一位共同第一作者是Jonathan Jih，他于2013年從加州大學(xué)洛杉磯分校畢業(yè)，最近成立了一家專門創(chuàng)建低溫電子顯微鏡或低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)原子模型的公司。

“皰疹病毒的DNA包裝過程非常吸引人，因為它是由一種納米級電機驅(qū)動的，它可以在令人難以置信的壓力下將病毒衣殼充滿DNA，達(dá)到幾十個大氣壓的內(nèi)部壓力，”Jih說。標(biāo)準(zhǔn)大氣是地球大氣層在海平面上施加的氣壓量，即每平方英寸約14.7磅。(相比之下，海洋表面以下300英尺的壓力 - 比休閑潛水員深三倍 - 是10個大氣壓。)

該高壓的病毒里面是什么使得它可能病毒病毒感染期間彈出的DNA進(jìn)入人體細(xì)胞。

本研究中使用的專門方法產(chǎn)生了迄今為止HSV-1病毒頂部的最高分辨率3-D重建 - 稱為門靜脈頂點區(qū)域 - 病毒DNA進(jìn)入衣殼的位置。

研究人員設(shè)法將該區(qū)域的許多部分映射到單個原子的水平，讓他們詳細(xì)了解分子相互作用，這些相互作用長期以來一直是病毒學(xué)家非常感興趣的領(lǐng)域。

例如，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種門塞帽結(jié)構(gòu)，它將高壓衣殼中的病毒基因組“塞住”，以及稱為“觸手螺旋”的結(jié)構(gòu)，從門戶復(fù)合體延伸到門帽和基因組包裝的位置。發(fā)動機。

“盡管具有至關(guān)重要的意義，但這種DNA包裝過程的細(xì)節(jié)以前還沒有得到很好的理解，主要原因是難以以足夠的分辨率可視化病毒的獨特成分，”資深作者Z. Hong Zhou，電子部主任說。加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所的NanoMachines成像中心，以及微生物學(xué)，免疫學(xué)和分子遺傳學(xué)教授。“這項工作首先詳細(xì)介紹了門戶頂點的結(jié)構(gòu)以及HSV-1 病毒中其組成門戶復(fù)合體的第一個原子模型。”

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