研究揭示了病毒需要重新分类的原因及其生物技术影响
来源：news medical|校审：James Ives |2019-9-27 | 翻译：聚生物
新的研究表明，从病毒的结构来看，人们一直以来对病毒的认知方式需要重新调整，因为实际上病毒的结构模式比我们以前理解的要多得多。新的研究表明，从病毒的结构来看，人们对病毒的认知方式需要重新调整，因为实际上病毒的结构模式比我们以前理解的要多得多。这些发现可能会对它们的分类、我们对它们如何形成、进化和感染宿主的理解，以及确定针对它们设计疫苗的方法的策略产生重大影响。
在20世纪50年代和60年代，当科学家们开始获取病毒的高分辨率图像时，他们发现了病毒衣壳的详细结构。衣壳是由同一蛋白质的多个复制体组成的外层保护层，保护病毒的遗传物质。大多数病毒的衣壳是典型的准球形，并显示二十面体对称——例如，像一个20面骰子。
衣壳是它们的保护层，当科学家发现衣壳的结构时，他们提出衣壳可以有不同的大小，携带不同数量的基因组，因此可以以不同的方式感染宿主。
为什么这很重要
在设计针对病毒的药物时，科学家现在可以考虑它们不同的结构形状来提高疗效。
两位研究病毒结构的研究人员，分别是圣地亚哥州立大学理论生物物理学家、病毒信息研究所成员安东尼卢克（antoni luque）和英国约克大学（university of york）数学生物学家、约克跨学科中心成员雷敦吐瓦洛克（reidun twarok）。对于系统分析，显示许多病毒基本上被错误分类了60年，包括常见的病毒，如单纯疱疹病毒和寨卡病毒。
这是因为尽管有来自冷冻电镜的结构图像，但我们没有对不同病毒的许多结构的数学描述。
安东尼卢克，圣地亚哥州立大学理论生物物理学家：“我们发现了蛋白质组织形成二十面体衣壳的六种新方法。因此，许多病毒不仅采用这两种广为人知的衣壳结构。现在至少有八种方法可以设计出二十面体的衣壳。”
他们利用准等效原理的一般化来研究蛋白质如何包裹二十面体衣壳。
这项研究于9月27日(周五)发表在《Nature Communications》杂志上。研究还表明，基于构成病毒的蛋白质，属于同一结构谱系的病毒采用一致的二十面体衣壳布局，为研究病毒进化提供了一种新的方法。
生物技术上的应用
结构生物学家现在可以利用这些信息对病毒的结构进行重新分类，这将有助于揭示不同病毒之间的分子和进化关系。
它还将为纳米技术和生物技术应用设计新的分子容器提供指导，并将帮助科学家识别针对衣壳中蛋白质组装的特定策略。这最终可能开发抗病毒疫苗的更系统方法。
卢克说：“我们可以利用这一发现来瞄准衣壳的组装和稳定性，既可以防止病毒感染宿主细胞时的形成，也可以在病毒形成后将其分离。”这有助于鉴定和鉴定具有相同二十面体布局的病毒的抗病毒靶点。”
这个新的框架容纳了以前是异常值的病毒，提供了病毒衣壳结构的新预测，并确定了感染从人类到细菌的，与进化相关的病毒之间的常见几何模式。
Twarock说，新的蓝图还为“病毒进化提供了一个新的视角，提出了新的途径，在进化的时间尺度上，更大、更复杂的病毒可能是从简单病毒进化而来的。”
建筑上的应用
几何图形也可以用于新的建筑设计和建筑施工。
自20世纪60年代以来，这些病毒衣壳被结构生物学家唐纳德·卡斯帕(Donald Caspar)和生物物理学家亚伦·克鲁格(Aaron Klug)采用几何框架进行分类，他们的灵感来自著名建筑师巴克明斯特·富勒(R. Buckminster Fuller)设计的测地线圆顶。然而，随着分子成像技术的进步，包括疱疹病毒和寨卡病毒在内的越来越多的三维病毒衣壳重建已经从这个经典的几何框架中脱离出来。
“本研究介绍了一个比经典的Caspar-Klug结构更通用的框架。它的基础是保护由衣壳内相互作用的蛋白质形成的局部顶点，”卢克解释说。“这种方法导致了六种新型二十面体衣壳布局的发现，同时恢复了基于哥德堡和测地线多面体的Caspar-Klug的两种经典布局。”
合作与资助
圣地亚哥州立大学的Antoni Luque和约克大学的Reidun Twarock于2017年开始合作开展这项研究。卢克的实验室利用数学和计算机模型研究病毒的结构和生态。利用这个研究项目的新框架，他目前正在开发研究不同环境中病毒结构的方法，这可能在医学、生态学和进化论中具有意义。
自2004年以来，Twarock一直在为病毒架构开发几何模型。她的团队正在开发数学和计算方法来研究病毒几何结构对病毒生命周期和病毒进化机制的影响。
Twarock由EPSRC(工程与物理科学研究委员会)、英国皇家学会和维康信托基金资助。
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