揭开猴痘病毒的秘密:A10在其中的关键作用
揭开猴痘病毒的秘密:A10在其中的关键作用痘病毒核心蛋白A10的结构。三聚体的三个亚基(颜色不同)表示为模拟低温电子显微镜表面。每个亚基的低温电子显微镜表面越来越清晰可见。图片来源:©JesseHansen这些研究成果发表在《自然-结构与分子生物学》(NatureStructural&MolecularBiology)杂志上,有助于未来针对痘病毒核心的治疗研究。天花病毒是最臭名昭著的痘病毒,也是危害人类最致命的病毒之一,它因引发天花而造成严重破坏,直到1980年才被根除。之所以能成功根除,得益于使用另一种牛痘病毒开展的广泛疫苗接种活动。2022-2023年猴痘病毒的再次出现和爆发再次提醒我们,病毒总会想方设法重返公共卫生威胁的前沿。重要的是,这凸显了有关痘病毒的基本问题,而这些问题至今仍未得到解答。其中一个根本性的问题正是问题的核心所在:"我们知道,痘病毒要具有感染性,其病毒核心必须正确形成。但这个痘病毒核心是由什么组成的,它的各个组成部分又是如何结合在一起并发挥作用的呢?"该研究的通讯作者、国际科学与技术协会助理教授弗洛里安-舒尔问道。舒尔和他的团队现在找到了缺失的环节:一种名为A10的蛋白质。有趣的是,A10是所有临床相关痘病毒的共同蛋白。此外,研究人员还发现,A10是痘病毒核心的主要组成部分之一。这些知识有助于今后针对痘病毒核心的疗法研究。整个Vaccinia病毒的冷冻电子断层扫描图。病毒和核心的侧视图。核心内壁呈粉红色,病毒DNA呈绿色。图片来源:©JuliaDatler病毒核心是所有传染性痘病毒共有的因子之一。"该研究的共同第一作者之一、国际科学与技术学院博士生朱莉娅-达特勒(JuliaDatler)说:"以前的病毒学、生物化学和遗传学实验提出了痘病毒的几种候选核心蛋白,但没有实验得出的结构。"因此,研究小组首先利用现在著名的基于人工智能的分子建模工具AlphaFold对主要候选核心蛋白质模型进行了计算预测。与此同时,Datler利用她的病毒学背景和舒尔小组的主要专业技术:低温电子显微镜(简称低温电子显微镜),为项目奠定了生化和结构基础。整个Vaccinia病毒的冷冻电子断层扫描图。病毒和核心的俯视图。核心内壁呈粉红色,病毒DNA呈绿色。图片来源:©JuliaDatler"我们将当今最先进的低温电子显微镜技术与AlphaFold分子建模技术相结合。这让我们第一次看到了痘病毒核心的详细全貌--病毒内部的'保险箱'或'生物反应器',它包裹着病毒基因组,并将其释放到受感染的细胞中,"Schur说。这项研究的共同第一作者、博士后杰西-汉森(JesseHansen)说:"这有点像一场赌博,但我们最终还是找到了研究这一复杂问题的正确技术组合。"ISTA助理教授FlorianSchur(左)与共同第一作者JuliaDatler和JesseHansen。图片来源:©ISTA国际科学与技术协会的研究人员从各种可能的角度,对"活"的Vaccinia病毒成熟病毒和纯化的痘病毒核心进行了研究。Datler说:"我们将'经典'的单粒子低温电子显微镜、低温电子断层扫描、子图平均和AlphaFold分析结合起来,获得了痘病毒核心的整体视图。利用低温电子断层扫描技术,研究人员可以在逐渐倾斜样本的同时获取图像,从而重建与整个病毒一样大的生物样本的三维体积。""这就像是对病毒进行CT扫描。低温电子断层扫描是我们实验室的'专长',它使我们能够获得整个病毒、病毒核心和内部的纳米级分辨率。"此外,研究人员还能将AlphaFold模型像拼图一样拼入观察到的形状中,并确定构成痘病毒核心的分子。其中,候选核心蛋白A10脱颖而出,成为主要成分之一。Datler说:"我们发现,A10定义了痘病毒核心的关键结构元素。"这些发现是解读过去几十年中产生的结构和病毒学数据的重要资源。研究报告的作者在ISTA。从左至右FlorianSchur、Victor-ValentinHodirnau、LukasBauer、JuliaDatler、JesseHansen、AndreasThader、AloisSchlögl。图片来源:©ISTA获得这些发现的道路并不平坦。"我们需要从一开始就找到自己的道路,"Datler说。Datler利用她在生物化学、病毒学和结构生物学方面的专业知识,分离、繁殖和纯化了Vaccinia病毒样本,并制定了纯化完整病毒核心的方案,同时优化了这些样本的结构研究。"从结构上讲,研究这些病毒核心极其困难。但幸运的是,我们的毅力和乐观精神得到了回报。"ISTA的研究人员坚信,他们的发现可以为未来针对痘病毒核心的疗法提供一个知识平台。"例如,我们可以考虑使用药物来阻止病毒核心组装,甚至在感染过程中分解和释放病毒DNA。"舒尔总结说:"归根结底,这里所做的病毒基础研究能让我们更好地应对未来可能爆发的病毒。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416287.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1416287.htm
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