网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

实时捕捉病毒样颗粒如何在“试错”中完成自组装

0
分享至



生物分子组装,是细胞组织结构的基石。揭示其背后的基本原理,对于理解正常的生物学功能以及疾病中的功能失常至关重要。

病毒会将自己的遗传物质保护在一种精确组织起来的蛋白质外壳中,这种外壳被称为衣壳。病毒衣壳组装是自组装系统最经典的范例之一:这些蛋白质外壳可以由几十个、甚至数千个蛋白质组分构成。在许多病毒中,它们总能自发地组装成正确的形状。长期以来,病毒衣壳组装一直是建立生物分子组装基本原理,以及开发新型生物材料和治疗手段的重要研究体系。

然而,尽管经过数十年的实验研究,病毒自组装的具体路径及其动态过程始终难以被直接观察和定量描述。一个重要原因在于,组装过程中许多关键的中间结构数量很少,而且往往只存在极短的时间。这使得传统实验或许能够告诉研究人员组装前后分别存在什么,却很难捕捉连接这两个状态的关键中间过程,更无法完整还原病毒衣壳究竟如何一步步组装成形。

如今,在一项新发表于《自然》杂志的研究中,一个研究团队从分子层面实时监测了一种名为病毒样颗粒的体系的组装过程,这类体系能够模拟天然病毒的蛋白质外壳。

恰到好处的连接

许多病毒和病毒样颗粒都具有高度对称的闭合外壳,这些外壳仅由一种蛋白质通过自组装形成,并能够在需要时解体。要实现这种性质并不容易。如果各个构件之间的相互作用太弱,外壳就无法形成;但如果相互作用太强,外壳中的内容物就无法被释放,而且还会形成大量结构异常的颗粒。因此,病毒外壳的这些蛋白质构件在进化过程中经历了精细调节。

一直以来,科学家都希望能详细理解病毒自组装背后的基本原理,以及整个过程的动力学和能量学特征。过去的研究主要通过整体测量数据、模拟和理论来推断这些过程。而要真正解释组装究竟是如何一步步发生的,仍然需要具有时间分辨能力的直接观测。

看见组装的每一步

在新的研究中,研究团队利用一种由60个蛋白质单元构成的病毒样颗粒实现了这样的直接观测。具体来说,这种颗粒由60个相同的mi3蛋白单体组成,每3个单体先形成一个三聚体,再由20个三聚体进一步组装成一个具有12个五边形面的十二面体颗粒。

他们将质量光度法与一种单分子捕获技术结合了起来。质量光度法可以研究物体散射的可见光与玻璃表面散射的光发生干涉后形成的图样,它通过检测单个分子散射的光来测量物体的质量。而新的捕获技术则能够将单个分子保持在观测范围内,从而对其进行连续观察。

利用这种方法,研究人员能够实时观察单个病毒样颗粒在膜表面的组装过程,并测量不同中间体持续存在的时间。由于每加入一个新的蛋白质构件,颗粒的质量都会发生变化,研究人员相当于在组装过程中不断给它“称重”,由此一步步还原整个组装路径。

在迷宫中前行

研究发现,病毒样颗粒的组装并不是沿着一条预先确定的路径进行,而更像是在迷宫中寻找一条路径,只有那些能够推动组装继续向前的“正确转向”才会被固定下来。

最初,蛋白质构件之间只形成较弱且可逆的连接。如果某种排列并不合适,这些构件可以重新分开,再尝试其他组合。一个关键的时刻出现在五个三聚体形成一个完整的五边形面时:这是这条组装路径上第一个特别稳定的结构。

从这一步开始,组装路径便是一个又一个面依次在已有中间体上形成的过程,直到最后一个面的形成将整个病毒样颗粒完全闭合。每完成一个面,形成下一个面所需要补充的新构件就会更少,因此整个组装过程也会越来越快。

这也解释了为什么病毒样颗粒的组装表现出典型的“慢成核、快生长”特征:形成第一个稳定的闭合结构最困难、耗时最长;一旦跨过这个关键节点,剩余部分就会迅速组装完成。

从无数可能到一个结构

这些结果揭示了一个看似矛盾的过程:面对成千上万种可能的中间结构,病毒样颗粒并不需要逐一探索所有组装路径。弱而可逆的相互作用允许构件不断“试错”,而少数稳定的闭合结构则会将成功的组装状态逐步固定下来,使整个体系最终能够以很高的准确性形成同一种完整结构。

理解病毒如何完成组装,以及哪些因素能够干扰这一过程,最终可能帮助研究人员设计新的抗病毒疗法,并开发疫苗及其他治疗手段。更广泛地说,这项研究所采用的方法也提供了一种新的途径,让科学家能够在分子尺度上直接观察和定量研究其他由多个组分构成的生物分子机器,是如何一步步完成组装的。

#参考来源:

https://www.ox.ac.uk/news/2026-09-16-new-method-reveals-how-virus-particles-can-build-themselves-molecule-by-molecule

https://www.nature.com/articles/d41586-026-02644-9

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10948-z

#图片来源:

ROI ASOR

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
30万斤摘下来堆成山,树上还有6万斤,低价卖不动,农民心凉了

30万斤摘下来堆成山,树上还有6万斤,低价卖不动,农民心凉了

一些小事
2026-10-03 17:51:29
17所985惨遭淘汰!双非大学0上榜!冲上热搜

17所985惨遭淘汰!双非大学0上榜!冲上热搜

史海流年号
2026-10-01 10:24:10
四川巴中一新娘在婚礼前一天,开窗准备收袜子时不幸被马蜂蜇伤嘴唇,唇部明显肿胀,自嘲仿佛“蛤蟆精”

四川巴中一新娘在婚礼前一天,开窗准备收袜子时不幸被马蜂蜇伤嘴唇,唇部明显肿胀,自嘲仿佛“蛤蟆精”

潇湘晨报
2026-10-03 14:52:08
收官再添金!中国队结束亚运征程

收官再添金!中国队结束亚运征程

五星体育
2026-10-03 20:01:49
叶剑英坦言:毛主席用三次“神指挥”,折服了所有的将帅

叶剑英坦言:毛主席用三次“神指挥”,折服了所有的将帅

纪史行者
2026-10-02 06:00:10
宁愿不参加APEC,高市早苗也没收回那句话,访华付出再多也是徒劳

宁愿不参加APEC,高市早苗也没收回那句话,访华付出再多也是徒劳

墨兰史书
2026-10-03 15:40:13
如释重负,韩国亚运队多名球员赛后喜极而泣,主帅李敏成热泪盈眶

如释重负,韩国亚运队多名球员赛后喜极而泣,主帅李敏成热泪盈眶

懂球帝
2026-10-03 20:43:10
中秋大闸蟹彻底遇冷!老养殖户坦言:不是没人吃,是时代变了

中秋大闸蟹彻底遇冷!老养殖户坦言:不是没人吃,是时代变了

放开他让wo来
2026-10-03 17:04:34
东航再通报“空姐跪地道歉”事件:旅客欧某某相关行为严重侵害员工人格尊严,已报案,公司已暂停为欧某某提供承运服务

东航再通报“空姐跪地道歉”事件:旅客欧某某相关行为严重侵害员工人格尊严,已报案,公司已暂停为欧某某提供承运服务

闪电新闻
2026-10-03 19:08:54
刺伤迪拜航空机长的副驾驶,身份披露:阿曼公民,曾因极端主义观点被另一家航司解职,“似乎存在自杀意图”

刺伤迪拜航空机长的副驾驶,身份披露:阿曼公民,曾因极端主义观点被另一家航司解职,“似乎存在自杀意图”

极目新闻
2026-10-03 09:23:31
男子捐80万建教学楼 举报钱款去向不明 反被刑拘600天

男子捐80万建教学楼 举报钱款去向不明 反被刑拘600天

闪电新闻
2026-10-03 16:33:47
“丢脸”“可耻”!日本观众在亚运赛场举起旭日旗

“丢脸”“可耻”!日本观众在亚运赛场举起旭日旗

观察者网
2026-10-03 19:37:13
美国、法国、德国、英国、意大利、日本、加拿大,将立即启动行动

美国、法国、德国、英国、意大利、日本、加拿大,将立即启动行动

政知新媒体
2026-10-03 08:13:21
中日对峙若继续拖延下去,越来越多国家终将意识到:中日一旦开战,不会像俄乌冲突那样给第三方留下渔利空间,而注定是一场惨烈血战

中日对峙若继续拖延下去,越来越多国家终将意识到:中日一旦开战,不会像俄乌冲突那样给第三方留下渔利空间,而注定是一场惨烈血战

人生录
2026-10-02 20:33:29
中国近代史百年风雨,为何唯独1976年,被称作“最诡异”的一年?

中国近代史百年风雨,为何唯独1976年,被称作“最诡异”的一年?

文史达观
2026-10-01 09:23:26
公安部再三叮嘱:手机绑银行卡,2个设置不改,钱悄悄被转走

公安部再三叮嘱:手机绑银行卡,2个设置不改,钱悄悄被转走

小虎新车推荐员
2026-10-03 01:31:28
网友称广元一酒店“平时168元国庆涨到1284元”,店方表示系平台问题,市监部门已介入调查

网友称广元一酒店“平时168元国庆涨到1284元”,店方表示系平台问题,市监部门已介入调查

极目新闻
2026-10-03 20:10:12
连韩国国脚也绝望了!前中超外援怒丢球鞋,黄仁范含泪痛诉:没人能帮我们

连韩国国脚也绝望了!前中超外援怒丢球鞋,黄仁范含泪痛诉:没人能帮我们

足球大腕
2026-10-03 18:41:56
玄学提醒:出门遇到这9件怪事,别硬闯,转身回家!

玄学提醒:出门遇到这9件怪事,别硬闯,转身回家!

糖逗在娱乐
2026-10-03 21:25:01
林昀儒把事闹大了!正式申诉状告林诗栋,张本智和也吃过这个亏

林昀儒把事闹大了!正式申诉状告林诗栋,张本智和也吃过这个亏

青橘罐头
2026-10-03 21:57:31
2026-10-04 03:19:00
原理
原理
科学,照亮黑暗的蜡烛。
3101文章数 58762关注度
往期回顾 全部

科技要闻

英伟达盘中创历史新高,市值逼近6万亿美元

头条要闻

刚刚拿到绿卡 中国籍夫妻突发车祸身亡

头条要闻

刚刚拿到绿卡 中国籍夫妻突发车祸身亡

体育要闻

这个讨论了一夏天的问题,马刺有答案了吗

娱乐要闻

马思纯一家爬山祈福!素颜出镜笑容甜

财经要闻

4亿台电视挂墙落灰 为何没人愿意开了?

汽车要闻

方程豹9月热销破4万 首款皮卡鲨鱼将于四季度上市

态度原创

数码
时尚
本地
手机
艺术

数码要闻

开发者将iPhone 17 Pro Max变成MacBook Pro的第二块GPU

Chemena Kamali写给Chloé的又一封情书

本地新闻

中秋逛白塔寺,体验国医妙荟雅集

手机要闻

华为Mate 90 Pro Max旗舰机首个版本更新内容曝光,实装四卡三待、3D动态照片等功能

艺术要闻

何家英作品欣赏

无障碍浏览 进入关怀版