首次，研究人员已经捕获了史式病毒形成的图像，为病毒组件的动力学提供了实时视图。该研究提供了如何对抗病毒和工程师自组装颗粒的新见解。
该研究发表在国家科学院的诉讼程序中。
“结构生物学已经能够用惊人的分辨率来解决病毒的结构，下降到每种蛋白质的每个原子，”瓦格纳·曼霍兰（Vinner Family Engineering教授和Harvard John A.Paulson工程学院）物理学教授和应用科学。“但我们仍然不知道该结构如何组装。我们的技术使第一个窗口进入病毒如何组装和揭示数量细节的动力学和途径。“
上面看到的黑斑是辛苦病毒。斑点随着越来越多的蛋白质附着在RNA链中而变暗。（曼霍兰实验室的视频提供）
Manoharan也是定量生物学倡议的共同主管，这是一种跨哈佛大学的努力，它汇集了生物学，新的测量技术，统计和Mathematicsto发育了生物系统的因果，预测数学模型。
Manoharan和他的团队专注于单链RNA病毒，是地球上最丰富的病毒类型。在人类中，RNA病毒负责，其中包括西尼罗河热，胃肠炎，手，脚和口病，脊髓灰质炎和普通感冒。
这些病毒往往非常简单。感染大肠杆菌的病毒Manoharan及其团队的直径约为30纳米，并且具有大约3600个核苷酸的RNA和180个相同的蛋白质。蛋白质将自己安排成六边形和五边形，以形成围绕RNA的足球样结构，称为衣壳。
这些蛋白质如何设法形成这种结构是病毒组件中的核心问题。到目前为止，没有人能够实时观察病毒组件，因为病毒及其组分非常小，并且它们的相互作用非常弱。
为了观察病毒，研究人员使用称为干涉散射显微镜的光学技术，其中散射物体的光在较大的光领域中产生暗点。该技术没有揭示病毒的结构，但它确实揭示了它的大小以及该尺寸如何随时间变化。
研究人员将病毒RNA链附着到底物中，如花的茎，以及表面上流动的蛋白质。然后，使用干涉测量显微镜，他们看着暗点出现并稳定地变暗，直到它们是全年生命病毒的大小。通过记录那些日益增长的斑点的强度，研究人员实际上可以确定多次将有多少蛋白质与每个RNA链附着。
“我们立即注意到的一件事是，所有斑点的强度都开始低，然后射击到完全病毒的强度，”Manoharan说。“在不同的时间发生了射击。一些衣壳在一分钟内组装，有些人花了两三个，有些人花了超过五个。但是一旦他们开始组装，他们就没有回溯了。他们成长并成长，然后他们已经完成了。“
研究人员将这些观察结果与仿真的先前结果进行了比较，这预测了两种类型的装配路径。在一种类型的途径中，蛋白质首先将随机粘在RNA中，然后将自己重新排成衣壳。在第二种中，在衣壳生长之前，称为核的临界蛋白质必须形成。
实验结果与第二个途径相匹配，并排除了第一个途径。核心在不同时间形成不同的病毒，但一旦它确实，病毒就会迅速增长并且在它达到正确的尺寸之前不会停止。
研究人员还注意到，当有更多的蛋白质流过基材时，病毒更常见地误入歧途。
“以这种方式组装的病毒必须与衣壳的生长平衡细胞核的形成。如果核形式过快，完全衣壳不能生长。曼霍兰说，这种观察可能会让我们对如何剥夺致病病毒组装的洞察。“
近磷酸蛋白如何形成核心仍然是一个开放问题，但现在实验主义者已经确定了途径，研究人员可以开发探索该途径内容的新型模型。这些模型也可能对设计组装自身的纳米材料有用。
“这是定量生物学的一个很好的例子，因为我们具有可以通过数学模型描述的实验结果，”Manoharan说。
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该研究由REES F. Garmann和Aaron M. Goldfain共同撰写。它由国家科学基金会，国家卫生研究院和西蒙斯基金会得到支持。
参考：“测量其RNA Genome周围的自杀病毒衣壳的自群病毒衣物的测量”通过Rees F. Garmann，Aaron M. Goldfain和Vinothan N. Manoharan，2019年9月30日，国家科学院的诉讼程序.DOI：
10.1073 / PNA.190923116
