武漢病毒所在桿狀病毒衣殼蛋白組裝體的結構及應用方面獲進展

近日，中國科學院武漢病毒研究所曹晟課題組在桿狀病毒衣殼蛋白組裝體結構及應用方面取得新進展。研究發現桿狀病毒衣殼蛋白可以在體外條件下可控地組裝為柔性納米管，該納米管具有兩種明顯不同的組裝形式，可以作為納米平台高密度地展示多種外源蛋白。相關工作在線發表於美國化學會《應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）。

具有絲狀形態的病毒，如煙草花葉病毒（TMV）和M13噬菌體，長期以來被研究作為納米材料支架用於裝載功能分子。但是，有兩個主要原因限制了它們的應用範圍：一是絲狀病毒的衣殼蛋白（CP）在組裝時通常需要DNA或RNA分子的參與；二是以融合蛋白的形式直接對CP進行修飾，常會因融合蛋白帶來的空間位阻，破壞病毒衣殼的正常組裝。為了克服這些限制，研究人員通過建立一種可控的組裝策略，成功將桿狀病毒衣殼蛋白在體外條件下組裝為柔性的生物納米管。

納米管的組裝材料來源於大腸桿菌表達的桿狀病毒HearNPV的衣殼蛋白（HaCP）。利用可控的雜合組裝方式，可以將直接融合表達於HaCPN端的多種外源蛋白，高密度地展示在HaCP納米管的外表面。利用冷凍電子顯微鏡技術（Cryo-EM）研究HaCP納米管的結構，發現HaCP在體外有兩種組裝形式：一種管徑較細，命名為N-tube；另一種管徑較粗，命名為W-tube。N-tube為類似TMV衣殼的螺旋結構，每一圈有111/3個蛋白亞基沿螺旋線排列。而W-tube則是由12個蛋白亞基組成的圓盤結構堆疊而成，相鄰圓盤之間有11.25°的旋轉。兩種明顯不同的組裝結構表明HaCP納米管蛋白亞基之間的相互作用具有可調性，這種可調的作用方式是引起納米管柔性的主要原因。也正是HaCP納米管的這種柔性，使其相較於TMV，可以容納對組裝亞基的較大修飾，並有希望發展成為展示多種功能分子的納米平台。

HaCP納米管的兩種組裝形式

HaCP納米管能可控地展示多種功能分子

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