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青年博后Cell发现关键结构

2018-12-03 16:54:55

青年博后《Cell》发现关键结构

生物通报道:来自普度大学,美国天主教大学(The Catholic University of America)的研究人员发现了某些病毒包装过程中,驱动DNA包装进头部的一个重要的“分子马达(molecular motor)”的分子结构,这对于了解病毒如何进入和感染新宿主至关重要。这一研究成果公布在本期《Cell》杂志上。文章的作者是普度大学Michael Rossmann实验室的青年博后孙斯阳(Siyang Sun, 音译)博士,去年他作为作者还发表了一篇《Molecular Cell》文章,文章报道了一种在运转分子马达过程中发挥重要作用的酶——ATPase的结构,为设计干扰这些马达的药物、治疗病毒感染、发展微型“纳米马达”提供了参考。T4病毒的DNA需要在特定“分子马达”的帮助下才能进入病毒的衣壳,病毒的组装过程是首先组装蛋白头部的蛋白壳,然后将DNA装入空的衣壳中。这种过程可以比喻为建造房屋,然后添加家具。其它病毒,比如人类疱疹病毒中也存在这样类似的分子马达。孙表示,“之前有关双链DNA病毒中的分子马达从未进行过详细报道”,而这篇文章解析了这一重要分子的结构,并提出了一个有关这一马达如何运转的分子机制。文章的通讯作者,美国天主教大学生物学教授Venigalla B. Rao表示,“这项研究帮助我们在分子水平上了解了一个病毒包装马达的内部工作过程”,“这个特殊的马达运转速度快,效率高。”研究人员还发现T4分子马达是迄今为止发现的强大的病毒马达,相当于一辆汽车马达的两倍。这个马达能产生蛋白肌球蛋白20倍的力量,后者是负责肌肉收缩和拉伸的两个蛋白之一。这个包装马达(见下)由两个环状的结构组成,每一个都包含有5个部分,由称为gp17的蛋白构成,研究人员利用X射线结晶方法获得了这些蛋白的分子结构,而且研究人员还采用了另外一种方法:低温电镜技术(cryo-electron microscopy),来观测分析马达环状结构。(T4病毒结构,其中手状结构代表了分子马达的环状结构,可以抓着DNA往头部拉,直到头部DNA已经满了为止)两个环重叠在一起,结合的部分是gp17蛋白,这个蛋白有两个部分,或者称为结构域,一个部分在上面环结构,一个部分在下面的环结构上,底端的环结构首先与DNA接触,然后通过上面环结构将DNA往里拉,从而帮助DNA进入病毒的衣壳中,Rossmann表示,“这个研究发现了马达和DNA之间的相互关系。”研究数据也表明这个分子马达有两种状态:松弛和拉紧,当上面环结构牵引下面环结构的时候就会出现拉紧。“将结构数据和生化实验数据结合起来,我们提出了分子马达运行的机制。”由于疱疹病毒等病毒具有相似的DNA包装马达,因此这一发现也许能帮助科学家们设计干扰这些马达运转的药物,阻止一些病毒的侵染。这一发现还能用于发展新型抗生素,在基因治疗中传递药物,制造微型的马达。Rossmann表示,“不过这一研究目前还属于基础研究,要谈及它的应用还早了些。”(生物通:张迪)

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