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科学家发现病毒坚韧外壳的致命弱点

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所有病毒都具有工业强度的贝壳,围绕和保护内的遗传物质,使病毒颗粒保持稳定,传染性和能力的传播。卡耐基梅隆大学生物物理学家Alex Evilevitch及其同事现在已经确定了这种强硬的外壳的致命弱点。

像单纯疱疹1和噬菌体Lambda病毒有坚韧的外壳(灰色),包装和保护病毒DNA(绿色)。 Alex Evilevitch和他的同事们现在已经确定了硬壳的致命弱点,即病毒门户(红色)。上面的图片是Cryo EM重建;门户原理图被叠加。

发表在“病毒学杂志”(Journal of Virology),该领域的顶级杂志上,研究结果指出了病毒壳最薄弱的部分,并为干扰病毒的生命周期和开发稳定的基因治疗运载工具提供了一个潜在的新目标。

外壳被称为衣壳,包裹着病毒的遗传物质。类似单纯疱疹病毒1型(HSV-1)的病毒含有双链DNA,其长链紧密堆积并在内部衣壳壁上施加巨大的压力,达到数十个大气压。在以前的工作中,Evilevitch第一次测量了HSV-1中的这种压力;他也表明,正是这种压力将DNA从病毒衣壳的小门户推入宿主细胞。

Evilevitch和物理研究生David Bauer最近的研究表明,门户网站不仅仅是DNA的渠道。它也是衣壳最薄弱的部分。

“最令人兴奋的是,我们首次证明了DNA压力如何影响门静脉的稳定性,这最终决定了病毒在任何温度下随时间的稳定性”,物理学副教授Evilevitch和成员CMU的蜂窝系统的力学和工程中心。

门户网站是病毒衣壳的关键组成部分。由几种不同的蛋白质组成的门户复合体,在病毒装配期间积极包装DNA,在感染期间释放DNA,并且如新的研究揭示的,是维持衣壳稳定的微妙平衡以保持基因组而不稳定的关键允许在感染期间有效地释放基因组。 Evilevitch说:“以前的实验已经研究了内部压力对病毒衣壳结构完整性的作用。 “在这里,我们提供了第一个实验证据,即门静脉复合体本身的机械强度决定了病毒在基因组保留方面的稳定性。”Evilevitch和他的团队在这项研究中观察了三种不同病毒 - 两种感染细菌的病毒(Lambda和P22)和一种感染人类细胞的病毒(HSV-1)。所有三种病毒都含有对衣壳壁施加压力的双链DNA。

研究人员利用他们开发的一种新型差示扫描量热法,研究人员加热病毒样本,检测门户打开时释放DNA的温度。该温度反映了门户的机械稳定性。

对于他们研究的每一种病毒,研究人员通过改变内部包装DNA的长度来创建该病毒的突变株,由此产生具有不同内部压力的突变体。测定结果显示,具有更多包装DNA的突变体因此具有更高的压力,在较低的温度下通过入口将其DNA释放。这一发现表明,基因组推动病毒门户的机械力量使其不稳定并使其易于打开。

另外,研究小组比较了三种不同病毒类型的DNA释放温度。结果显示,对于具有较长基因组的病毒而言门户稳定性增加,因此其内部具有较高的压力。

Evilevitch说:“我们的研究结果表明,门户网络复合体已经发展到能够承受封装基因组的外部力量,抵御感染期间DNA高效释放的需求。”Evilevitch说。 “进一步了解内部压力和门户稳定性之间的这种平衡,为干扰病毒提供了新的见解 复制,以及设计可稳定保留外来核酸的基因疗法病毒载体。“

来源:卡耐基梅隆大学

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