超精細乙肝病毒衣殼原子互動曝光

特拉華大學和印第安納大學的研究人員合作在《eLife》發文，揭示了未知的乙肝病毒衣殼細節，為全世界超過2億5000萬乙肝患者照亮了潛在新療法。

衣殼承載著乙肝病毒向宿主細胞注入遺傳物質的作用，它們是研發乙型肝炎治療藥物的一個重點目標。

「對乙型肝炎來說，病毒的衣殼結構早有報道。我們的出發點是研究衣殼運動及其對周圍環境的影響，」文章一作、化學和生化系獨立博後研究員Jodi A. Hadden說。

Jodi A. Hadden和Juan Perilla使用計算機模擬來研究包裹HBV遺傳圖紙的病毒衣殼。這張圖片顯示，病毒衣殼由240種蛋白質組成。

Hadden和她的研究團隊用超級計算機資源執行「全原子分子動力學模擬」。

分子動力學模擬讓研究人員得以觀察分子移動的方式，從而了解它們在自然界的功能。計算機模擬是唯一能在原子水平揭示分子系統運動的方法，這種方法也被稱為「計算顯微鏡」。

在模擬乙肝病毒時，研究人員發現衣殼並不像之前人們所想的那樣僵硬，實際上它們相當靈活。它可以扭曲成不對稱的形狀，甚至能通過一個開口直接擠壓到被病毒感染的細胞核內。

「我們認為，衣殼的扭曲能力對正確包裝遺傳圖紙，使其進入細胞核，最終在感染過程中產生新病毒拷貝是必要的，」Hadden說。

前期實驗顯微鏡觀察顯示，這些微小的衣殼由240種蛋白質組成，但是之前的研究無法生成更複雜結構的高解析度圖像，化學和生物化學助理教授Juan R. Perilla說。

「顯然，HBV的靈活性檢測是顯微鏡的一個局限性，」他說。「相反，模擬技術已經能夠揭示衣殼更完整的畫面，此外還能提供它們如何移動、扭曲和與環境交互等信息。」單次模擬包括600萬個原子的信息量。

「我們把所有細節都深入到了原子層面，」Hadden說。「研究藥物相互作用你必須做到完全理解。」

研究人員發現，衣殼表面的小三角形開口（或毛孔）可能是它的蛋白質「尾巴」刺出來的位置，這是一個重要的感染信號。

「我們一直知道衣殼尾部必須在表面上暴露一段時間，衣殼才能進入細胞核，」Hadden說。「我們把病毒的這種行為比喻為『叫計程車』。」

這些發現很有可能轉化為藥物治療。例如阻止衣殼變形，讓它們變硬，或者堵住其表面三角孔，將有可能阻斷感染過程。

雖然乙肝病毒有疫苗可以預防，然而，一旦感染就無法治癒。鑒於乙肝病毒會導致嚴重的肝臟疾病，甚至威脅生命，科研人員正在想辦法在體內封堵它們，最終實現治癒。

原文標題

All-atom molecular dynamics of the HBV capsid reveals insights into biological function and cryo-EM resolution limits

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