球形病毒的結(jié)構(gòu)并不像我們想象的那么完美

確定病毒的結(jié)構(gòu)是理解和治療病毒性疾病的重要步驟。幾十年來，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家一直在使用低溫電子顯微鏡來創(chuàng)建越來越準(zhǔn)確的生物分子圖片，但他們一直依賴的假設(shè)之一可能是錯誤的。

根據(jù)來自顯微鏡的數(shù)據(jù)，假設(shè)諸如登革熱和寨卡病毒的黃病毒是對稱的二十面體(具有20個相同面的形狀)。但根據(jù)“ 美國國家科學(xué)院院刊”上的一項新研究，這些二十面體病毒可能并不完全對稱。

普渡大學(xué)生物科學(xué)漢利杰出教授邁克爾羅斯曼說：“到目前為止，任何已經(jīng)檢查過的病毒都被認(rèn)為是假設(shè)它們具有二十面體對稱性。” “現(xiàn)在我們意識到這是一種近似 - 它并不完全準(zhǔn)確。大部分病毒幾乎都是二十面體，剛才我們開始看到細(xì)節(jié)了。”

研究小組，包括特倫特和理查德的朱迪思安德森杰出科學(xué)教授理查德庫恩，使用cryo-EM來確定未成熟和成熟的Kunjin 病毒的結(jié)構(gòu)，這是一種西尼羅病毒株。他們遵循標(biāo)準(zhǔn)程序直到最后，處理顯微鏡的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)。他們通常會采用對稱性要求，研究人員選擇退出。

Purdue的研究員兼研究報告的主要作者M(jìn)atthew Therkelsen在確定與未成熟病毒結(jié)合的抗體結(jié)構(gòu)時，首先發(fā)現(xiàn)了一些不尋常的東西。與病毒結(jié)合的抗體圖像顯示出對顆粒一側(cè)的偏好，并且該側(cè)有點(diǎn)模糊。

Therkelsen說：“抗體似乎更傾向于顆粒的一側(cè)，而那一側(cè)的密度不同，這讓我質(zhì)疑我們對二十面體對稱的假設(shè)。” “在那之后，我開始做不對稱的重建。”

他發(fā)現(xiàn)的東西看起來有點(diǎn)像病毒外部的“肚臍”。

這種對稱性的偏差可能來自病毒的產(chǎn)生方式。當(dāng)有包膜的病毒組裝新的病毒顆粒時，它們會鉆入細(xì)胞膜并推動，直到它們創(chuàng)建了自己的保護(hù)層。當(dāng)該層幾乎完全封閉時，病毒會從膜上發(fā)出一個最終的輕推和芽。

研究人員認(rèn)為，正是在這一點(diǎn)上，新的病毒膜試圖關(guān)閉，病毒的先前完美結(jié)構(gòu)變得有點(diǎn)扭曲。

庫恩說：“這個萌芽的顆粒的頸部在收縮時變得非常狹窄，殼體周圍的糖蛋白開始相互撞擊。” “我們認(rèn)為它們可能無法獲得正確數(shù)量的蛋白質(zhì)來制造二十面體，結(jié)果就是一側(cè)有一個扭曲的粒子。”

雖然未成熟和成熟的病毒在其外層都有“肚臍”，但未成熟的病毒還有另一個缺陷。病毒的核心結(jié)構(gòu)，核衣殼，不在信封的中心 - 它在一側(cè)靠近膜。

其他一些病毒具有獨(dú)特的核心位置，但黃病毒核心是獨(dú)特的，因為它會在病毒變成“成年人”時重新定位。成熟是病毒生命周期的重要組成部分，這些發(fā)現(xiàn)可以提供對此過程中發(fā)生的事情以及原因的深入了解。

研究人員相信這些發(fā)現(xiàn)將為未來的實驗打開大門。除了幾種(如果不是全部)二十面體病毒的真實結(jié)構(gòu)外，還有許多其他未知數(shù)。當(dāng)它與下一個細(xì)胞結(jié)合時，病毒的獨(dú)特極點(diǎn)是否具有功能?它是否有助于與受體結(jié)合?它會影響內(nèi)部RNA的退出嗎?這些細(xì)節(jié)對于理解黃病毒的生命周期都很重要。

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