病毒自我繁殖的最佳方式是什么?

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通过模拟病毒如何构建自己的保护性蛋白质外壳,研究人员揭示,将几个较大的片段连接在一起可能比一块一块地构建更好。

基因组信息是非常重要的东西,如果你是一种病毒,你真的需要确保它是安全的。这就是衣壳所做的事。这些保护性蛋白质包膜有不同的形状和大小,每一个都是在被称为自我组装的复制过程中构建的。

每个衣壳都由许多被称为衣壳的小亚基组成,它们在这个三维拼图中充当独立的积木。这些拼图的构造通常假设每一块之间的连接是固定的,并以循序渐进的方式一块一块地连接在一起。

然而,即使是最简单的病毒也需要大约60个组成部分来构建衣壳,因此有很多不同的方法来实现这一点。海德堡大学(University of Heidelberg)的Ulrich Schwarz领导的一个团队,通过使用计算机模拟来改变不同数量的亚基聚集在一起时发生的键的强度,试图找出病毒完成这个谜题的最佳方法。

在他们的研究中,发表在BMC生物物理学杂志上,衣壳的构造是在两种不同的情况下模拟的:一种情况下,结合强度是固定的,外壳是一块一块地组装起来的(称为直接组装),在这种情况下,五六片环连接在一起时,键合强度会发生变化——在这种情况下,它们会融合,只能与其他类似的环结构连接(称为分层组装).

通过观察这些模拟游戏,你可以看到这两种机制的不同之处(游戏邦注:尝试同时体验这两种机制,以便进行对比):

直接组装(所有衣壳之间的键是相同的-蓝色):

分层组装(一旦环形成,键的强度就会改变-衣壳变红):

这些模拟的结果似乎表明,虽然直接组装过程可能适合简单的病毒,但具有更大结构复杂性的大病毒更倾向于层次化的方案,在这种方案中它们组装得更快。

尽管这在上面的模拟中可能不明显,施瓦茨和他的团队解释说,最终衣壳的生产受到拼图中单个碎片的数量的限制。如果有确切的数量,最后的几块就会减缓速度,这就是所谓的单体饥饿:

“体内在我们的模拟中,这个限制应该没有那么重要。一旦一个细胞被病毒感染,人们就会看到一个恒定的病毒蛋白质的生产速度,因此单体饥饿应该不是一个大问题。”

因此,未来对这些现实世界系统的研究可能会为更大的病毒谜题提供进一步的线索。

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bob娱乐真人BMC系列博客:2012年12月

病毒能够自组装其蛋白质衣壳的计算模型表明,对于键更稳定的复杂病毒,分段分层组装过程是最有可能的。作者Ulrich Schwarz告诉BioMed Central:“理论模型和计算机模拟,就像我们的一样,可以用来理解复杂病毒组装背后的机制,并给出其他大型蛋白质复合物组装的指示。”你可以在我们的博客上观看一些视频,看看他们是如何解决这个DIY难题的:病毒自我构建的最佳方式是什么?[...]

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