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病毒首先组装视频

研究提供了难得的视图到病毒的形成

Illustration of a virus

在病毒,蛋白质自身排列成六边形和五边形周围形成RNA组成的足球球状结构,称为衣壳。 

首次,研究人员已经捕获的个别病毒形成的图像,提供了实时查看到病毒组装的动力学。该研究提供了新的见解如何对抗病毒和工程师自组装颗粒。 

该研究成果发表在 科学的美国国家科学院院刊

“结构生物学已经能够以惊人的分辨率来解决病毒的结构,下至每一个蛋白质的每一个原子,” vinothan马诺哈兰,化学工程和物理学教授在bt365体育约翰瓦格纳家族教授说。工程和应用科学的保尔森所学校。 “但是我们仍然不知道结构是如何组装本身。我们的技术给人的第一窗口,进入病毒是如何组装和揭示了详细的定量动力学和途径“。

马诺哈兰也是定量生物学计划的联合主任,一个跨哈佛的努力,汇集了生物,新的测量技术,统计和数学发展的因果,生物系统的预测数学模型。

马诺哈兰和他的团队专注于单链RNA病毒,在这个星球上最丰富的类型的病毒。在人类中,RNA病毒有责任,除其他外,西尼罗河热,肠胃炎,手足口病,脊髓灰质炎,和普通感冒。 

这些病毒往往是非常简单的。病毒马诺哈兰和他的团队研究,传染即杆菌细菌,是直径为约30纳米,并具有一个片RNA的,具有约3600个核苷酸,和180克相同的蛋白质。蛋白质自身排列成六边形和五边形周围形成RNA组成的足球球状结构,称为衣壳。 

这些蛋白质是如何管理,从而形成结构是病毒装配的核心问题。到现在为止,还没有人能够观察到病毒装配实时因为病毒及其组件非常小,它们之间的相互作用非常微弱。

观察病毒,研究人员使用称为干涉散射显微镜的光学技术,其中光散射离开一个对象创建在光的较大场暗点。该技术不会泄露病毒的结构,但它确实揭示它的大小,以及如何大小随时间变化。 

研究者附着病毒RNA链到基底上,如茎的花,并流动蛋白质的表面上。然后,利用干涉显微镜,他们眼睁睁地看着黑点出现,并稳步增长较深,直到他们的完全成熟的病毒的大小。通过记录这些增长点的强度,研究人员能够真正确定有多少蛋白,随着时间的推移连接到每个RNA链。

上面看到的黑斑是个别病毒。斑点较深的成长,随着越来越多的蛋白质附着在RNA链。 (马诺哈兰实验室的视频提供) 

“我们立即注意到一两件事是所有的点的强度开始低,然后冲高至全病毒的力度,”马诺哈兰说。 “那次拍摄了发生在不同的时间。一些衣壳组装在一分钟内,一些人就两三个,有的花了五年多。但一旦他们开始组装,他们并没有走回头路。他们越做越大,然后他们做了。”

研究人员从模拟,其中预测的两种类型的组件的途径相比这些观察到以前的结果。在一种类型的途径中,蛋白质首先随机粘到RNA,然后重新排列自己变成衣壳。第二,蛋白质的临界质量,称为核,必须形成衣壳才能成长。

实验结果相匹配的第二通路,排除了第一位。核形成在不同的时间不同的病毒,但一旦这样做,该病毒迅速增长,不停止,直到它到达正确的大小。 

研究人员还发现,病毒往往更频繁当有流动的基板上更蛋白misassemble。 

“,以这种方式组装的病毒具有与衣壳的生长平衡核的形成。如果晶核形成过快,完整的衣壳不能生长。这种看法可能会给我们一些深入了解如何出轨的致病病毒的装配,说:”马诺哈兰。 

个别蛋白质如何汇成核仍然是一个悬而未决的问题,但现在已经实验家确定的途径,研究人员可以开发新的模型,该通路中探索组装。这些模型也可能是设计一个自我组装纳米材料是有用的。

“这是定量生物学的一个很好的例子,在我们可以通过数学模型来描述的实验结果,”说马诺哈兰。 

里斯F中的研究是共同撰写。 garmann亚伦米。 goldfain。它是由美国国家科学基金会,美国国家卫生研究所和西蒙斯基金会的部分资助。
 

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