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上周科學(xué)家們證明了電子是圓的——這一發(fā)現(xiàn)讓物理學(xué)家們陷入了混亂?，F(xiàn)在其他科學(xué)家可能同樣沮喪地聽到，另一個(gè)有疑問(wèn)的圓主題是球形病毒。一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，它們并不像人們想象的那么圓。撇開那些失望的領(lǐng)域愛(ài)好者的感受不談，這些發(fā)現(xiàn)可能在病毒學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用：根據(jù)這項(xiàng)研究，它們可能影響病毒的研究方式，可能影響用于治療病毒性疾病的策略。某些類型的病毒是二十面體或20面。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，這些病毒被視為對(duì)稱的球體，20個(gè)三角形的小平面均勻地分布在它們的表面上。美國(guó)印第安納州普渡大學(xué)(Purdue University)生物科學(xué)系教授、這項(xiàng)研究的合著者邁克爾·羅斯曼(Michael Rossmann)說(shuō)：

博科園-科學(xué)科普：科學(xué)家們對(duì)蛋白質(zhì)如何復(fù)制的理解塑造了這些病毒的長(zhǎng)期假設(shè)的幾何形狀，這表明病毒是由許多相同蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相同復(fù)制品構(gòu)成的。因此所有這些相同的復(fù)制品會(huì)聚集在一起形成對(duì)稱的形狀。事實(shí)上自20世紀(jì)50年代以來(lái)，在顯微鏡下觀察球形病毒，強(qiáng)化了它們對(duì)稱的概念。然而事實(shí)證明，科學(xué)家們并沒(méi)有看到全部情況。因此當(dāng)羅斯曼和他的同事們發(fā)現(xiàn)黃病毒（包括茲卡病毒和登革熱病毒的一個(gè)屬）是非對(duì)稱的時(shí)候，這是一個(gè)很大的驚喜。因?yàn)閹资陙?lái)所有關(guān)于病毒的研究都假設(shè)了對(duì)稱，所以我們并沒(méi)有對(duì)病毒進(jìn)行足夠的關(guān)注，所做的假設(shè)超過(guò)了這些變化。

崎嶇不平的表面

在2018年10月22日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一項(xiàng)新研究中，羅斯曼和他的同事利用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)，制作了一種黃病毒的高分辨率3D模型。通過(guò)將標(biāo)本冷卻到極端溫度，cryo-EM在原子層面揭示了病毒的細(xì)節(jié)?？茖W(xué)家們報(bào)告說(shuō)，由于球形病毒被認(rèn)為是完美的球形病毒，這種方法通常是通過(guò)一種被稱為對(duì)稱需求的處理技術(shù)最終確定的，這種處理技術(shù)從數(shù)據(jù)中創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)稱模型。在這項(xiàng)新研究中，研究人員省略了最后一步，觀察了未成熟和成熟的Kunjin病毒(西尼羅河病毒的一種亞型)，在這兩種情況下他們都發(fā)現(xiàn)了病毒一側(cè)突出的突起，換句話說(shuō)，再見(jiàn)對(duì)稱。

根據(jù)這項(xiàng)研究，當(dāng)一個(gè)年輕的病毒從宿主細(xì)胞內(nèi)的另一個(gè)病毒萌發(fā)時(shí)，這些突起就形成了。該研究報(bào)告的共同作者、普渡大學(xué)生物科學(xué)系教授理查德·庫(kù)恩(Richard Kuhn)說(shuō)：當(dāng)這種新病毒外膜中的蛋白質(zhì)爭(zhēng)先恐后地將開口閉合時(shí)，它們形成的形狀不如病毒表面的其他部分那么完美。這個(gè)萌芽粒子的頸部變得非常狹窄，當(dāng)它縮小的時(shí)候，外殼周圍的蛋白質(zhì)開始互相撞擊。可能抓不到正確數(shù)量的蛋白質(zhì)來(lái)制造一個(gè)二十面體，其結(jié)果是一個(gè)粒子在一邊有扭曲。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，未成熟的病毒具有不規(guī)則定位的核蚜蟲或核心結(jié)構(gòu)。研究人員在研究報(bào)告中寫道，在年輕的病毒中，核心位置更靠近外部外殼的一側(cè)，但在病毒成熟時(shí)，核心位置會(huì)重新回到中心位置。這些新發(fā)現(xiàn)的不規(guī)律可能為新病毒在受感染細(xì)胞中生長(zhǎng)時(shí)如何自我組裝提供了新的見(jiàn)解，并揭示了這些特性以及它們?nèi)绾喂ぷ骺梢詾檠芯咳藛T提供抗病毒治療的新靶點(diǎn)。任何抗病**物都是通過(guò)干擾病毒生命周期的正常進(jìn)程來(lái)發(fā)揮作用的——干擾它的一種方法是阻止病毒的最初組裝。

博科園-科學(xué)科普｜文：Mindy Weisberger/Live Science

參考期刊文獻(xiàn)：《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》,《natural》

DOI: doi.org/10.1073/pnas.1809304115

DOI:?doi.org/10.1038/s41586-018-0599-8

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