研究人员确定了驱动强大的病毒纳米运动的发条

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  研究人员确定了驱动强大的病毒纳米运动的发条

  2008年12月30日

  由于电机的强度 - 规模,是汽车的两倍 - 新发现可以激励工程师设计复杂的纳米机器。此外,由于许多病毒类型可能拥有类似的运动,包括导致疱疹的病毒,结果也可能有助于制药公司开发破坏病毒机器的方法。

  来自印第安纳州西拉斐特的普渡大学和华盛顿特区的美国天主教大学的研究人员合作研究了2008年12月26日出版的“细胞”杂志。

  “发现这种病毒运动如何发挥作用是病毒过程研究的一个重要里程碑,”负责国家科学基金会(NSF)资助的项目主任大卫罗克利夫说,该项资助部分资助了这项研究。 “这项研究是一项突破,不仅可以开发出一种遏制有害感染的方法,而且还可以指出纳米器件的可能形成方式,”

  该研究中的病毒称为T4,不是人们常见的祸害,但它的宿主是:细菌大肠杆菌(E. coli)。普渡大学的研究人员研究了病毒结构,例如运动,而天主教大学的研究人员分离了病毒成分并进行了生化分析。

  该研究的主要研究人员之一普渡大学的生物学家迈克尔罗斯曼说:“T4就是所谓的”尾病毒“,它实际上是世界海洋中最常见的生物类型之一。有许多不同的,有尾的细菌病毒 - 或噬菌体 - 所有这些噬菌体都有这样的马达,用于将DNA及其基因组包装到预先形成的头部。“

  这种病毒是科学家所熟知的。 “T4的历史可以追溯到20世纪40年代,当时开发了用于理解病毒组装的原始遗传工具,”天主教大学的生物学家Venigalla Rao补充道,他也是该研究的首席研究员。 “T4是一个重要的模型系统,用于梳理病毒组装成感染性粒子的基本机制的细节。”

  对于最近的研究,分析涉及两种能够研究纳米(十亿分之一米)规模结构的精密仪器。其中一种技术,即X射线晶体学,显示了各种结构中有序的原子阵列,而另一种技术,称为低温电子显微镜,让研究人员研究更宽的结构形状,而无需涂覆或干燥标本。

  相关故事研究人员设计类抗体T细胞受体来对抗致命病毒新技术可以检测出对人体构成威胁的任何病毒注射转基因病毒有效治疗转移性黑色素瘤患者已经确定了许多其他病毒成分的结构以及它们如何自我-assemble,在这项研究中,研究人员把注意力集中在一些病毒用于将DNA包装到其“头部”的小型马达上,蛋白质壳也称为衣壳。

  并非所有病毒都具有像T4病毒中发现的那种病毒,但是一些引起人类疾病的病毒具有功能相似的分子马达,并且可能具有相似的结构。 T4使用其马达在其120纳米×86纳米衣壳内包装约171,000个碱基对的遗传信息至近晶体密度。

  

  研究人员发现,马达位于衣壳和病毒“尾巴”的交叉处,由一组称为基因产物17(gp17)的蛋白质组成。五个,两部分的gp17蛋白质组合形成一对连接的环,排列成使得它们的上部区段形成上部环并且它们的下部区段形成下部环。

  当T4病毒自身组装时,运动结构的下环连接到一条DNA链,而上环连接到衣壳上。上部和下部环具有相反的电荷,这允许电动机收缩和释放,交替地拉动DNA,就像拉动绳索的手环一样。

  该过程将DNA链向上吸入衣壳,在其中保护DNA免受损害,使病毒能够存活并繁殖。在DNA进入衣壳后,马达脱落,病毒尾巴附着在衣壳上。

  到目前为止,研究人员还不知道T4或任何其他病毒是如何完成DNA包装的。根据Rao的说法,“由于疱疹病毒的组装非常类似于T4,这项研究可能会提供有关如何操纵疱疹感染的见解。”

  罗斯曼补充说,虽然还有许多问题,但这种病毒可能会出于各种各样的医学目的。罗斯曼引用的一个例子是作为对抗危险微生物的潜在新武器。

  “像T4这样的噬菌体是处理有害细菌的完全替代方法。病毒可以在繁殖过程中杀死细菌,因此使用抗生素这类病毒一直是寻找替代方案,以克服我们现在遇到的问题。抗生素“。

  出处:http://www.nsf.gov/