zui近，一項關(guān)于“一種植物病毒如何組裝”的新研究，可以為將來病毒載藥進入人體的應(yīng)用，奠定基礎(chǔ)。延伸閱讀：2014年的顯微鏡技術(shù)論文。
這項研究，是由來自英國利茲大學(xué)Astbury結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心和英國John Innes中心的一個研究小組完成，描述了豇豆花葉病毒CPMV）的空版結(jié)構(gòu)，以及可讓病毒構(gòu)建自我并壓縮其基因組的分子“膠水”。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于zui近的《Nature Communications》，是基于革命性的新電子顯微鏡技術(shù)，或許是“zui終使科學(xué)家構(gòu)建定制版本病毒、攜帶藥物進入人體并靶定疾病”的重要一步。
該研究*作者、利茲大學(xué)結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)副教授Neil Ranson說：“為了將豇豆花葉病毒作為藥物載體，我們需要了解，它是如何將自己組裝在一起的，為此我們需要非常詳細地了解它不斷變化的結(jié)構(gòu)。”
“就在幾年前，這是不可能的，因為我們根本不能按照所要求的細節(jié)，看到復(fù)雜的生物系統(tǒng)。然而，新一代的電子顯微鏡技術(shù)，正在*改變我們探查病毒內(nèi)部運作、以及了解我們?nèi)绾巫屍錇槲覀児ぷ鞯哪芰Α?rdquo;
這篇文章探討了了解“在將來如何制備安全的、植物病毒樣的顆粒”的重要步驟。
Ranson博士說：“我們這個項目的目的是，了解病毒如何能把自己從非常簡單的模塊組裝起來。如果我們明白了這一點，我們就可以有效地使病毒包裝藥物，然后靶定到人體內(nèi)特定的部位或疾病，如癌細胞。”
Ranson說：“植物病毒對于這類工作來說是理想的——它們與我們有著巨大的進化距離。你不能捕捉植物病毒。我們的研究結(jié)果以的細節(jié)，顯示了空病毒殼的結(jié)構(gòu)，包括一部分對于組裝*、但從未見過的蛋白質(zhì)。這些病毒樣顆粒，是由我們在John Innes中心的同事制備的，沒有基因組，因此沒有自我復(fù)制或變異的能力。”
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“我們獲得了簡潔、和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展到了一個的水平，這是目前的人工設(shè)計*的，而這些都可能是發(fā)展中的靶向藥物的重要寶藏。我們可以在未來改變其蛋白殼的序列，并將它們重新定位在我們要攻克的疾病部位。”
這篇論文，是電子顯微鏡的一次革命的產(chǎn)物——被稱為“分辨率革命”，正在改變著結(jié)構(gòu)生物學(xué)家們所能做到的詳細程度。這篇論文包括尚未公布的一些zui詳細的蛋白質(zhì)復(fù)合物電子顯微鏡結(jié)構(gòu)，這些構(gòu)成了詳細分析“CPMV病毒如何構(gòu)建自身”的基礎(chǔ)。
研究人員展示了病毒如何用五面的“五鄰體”（每個構(gòu)建自一個蛋白質(zhì)亞基的五個拷貝），構(gòu)建一個高度對稱的蛋白質(zhì)外殼。在裝配過程的中心是一段關(guān)鍵蛋白——小外殼蛋白亞基的C末端，作為少量分子膠水，將五鄰體結(jié)合一起，作為病毒的外部結(jié)構(gòu)。
C末端對于病毒包裝它的基因，是至關(guān)重要的，但是當(dāng)它已經(jīng)完成了自己的任務(wù)之后，它就從病毒上裂解下來。這使得我們用其他結(jié)構(gòu)技術(shù)（如X-射線晶體），不可能觀察的到。
該論文*作者、利茲大學(xué)研究員Emma Hesketh博士說：“基本單位很簡單，所以病毒只需要很少量的信息，就能制造出一個大的蛋白質(zhì)外殼。它不僅非常有效，而且CPMV已知可構(gòu)建一個非常穩(wěn)定、不容易分解的結(jié)構(gòu)。如果將這些結(jié)構(gòu)用于藥物生產(chǎn)和引入人體，我們就需要這種穩(wěn)定性。”
Hesketh博士說：“在這項研究中使用的新電子顯微鏡，可讓我們詳細地看到這些片段，并理解它的真正作用。”
該研究團隊使用新一代300伏電子顯微鏡，在醫(yī)學(xué)研究委員會（MRC）分子生物學(xué)實驗室配備了直接的電子探測攝像機。該顯微鏡能放大130000倍以上。這種電子顯微鏡的兩代，是Astbury Biostructure實驗室£1700萬元投資的一部分，并將于明年安裝在利茲大學(xué)。
“這個設(shè)備*改變了我們可以與分子相互作用的細節(jié)水平。新的顯微鏡有更多的力量，但也更穩(wěn)定，有可以直接檢測電子束的傳感器，而不是像前一代那樣間接地用光量傳感器檢測它。在實踐中，這意味著，我們*次在原子細節(jié)上研究復(fù)雜生物系統(tǒng)中的單個氨基酸。這為操縱這些氨基酸、以的精度干預(yù)分子的功能，開辟了道路。”
