顯然電子太圓了，而這些病毒還不夠圓！

上周科學家們證明了電子是圓的——這一發現讓物理學家們陷入了混亂。現在其他科學家可能同樣沮喪地聽到，另一個有疑問的圓主題是球形病毒。一項新的研究發現，它們並不像人們想像的那麼圓。撇開那些失望的領域愛好者的感受不談，這些發現可能在病毒學領域發揮重要作用：根據這項研究，它們可能影響病毒的研究方式，可能影響用於治療病毒性疾病的策略。某些類型的病毒是二十面體或20面。自20世紀50年代以來，這些病毒被視為對稱的球體，20個三角形的小平面均勻地分布在它們的表面上。美國印第安納州普渡大學(Purdue University)生物科學系教授、這項研究的合著者邁克爾·羅斯曼(Michael Rossmann)說：

（藝術概念圖）一個電子在實驗過程中在兩束激光之間穿行，電子繞著它的軸旋轉，因為其他亞原子粒子的雲團不斷地發射和重新吸收。圖片：Nicolle R. Fuller, NSF

博科園-科學科普：科學家們對蛋白質如何複製的理解塑造了這些病毒的長期假設的幾何形狀，這表明病毒是由許多相同蛋白質結構的相同複製品構成的。因此所有這些相同的複製品會聚集在一起形成對稱的形狀。事實上自20世紀50年代以來，在顯微鏡下觀察球形病毒，強化了它們對稱的概念。然而事實證明，科學家們並沒有看到全部情況。因此當羅斯曼和他的同事們發現黃病毒（包括茲卡病毒和登革熱病毒的一個屬）是非對稱的時候，這是一個很大的驚喜。因為幾十年來所有關於病毒的研究都假設了對稱，所以我們並沒有對病毒進行足夠的關注，所做的假設超過了這些變化。

崎嶇不平的表面

在2018年10月22日發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一項新研究中，羅斯曼和他的同事利用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)，製作了一種黃病毒的高解析度3D模型。通過將標本冷卻到極端溫度，cryo-EM在原子層面揭示了病毒的細節。科學家們報告說，由於球形病毒被認為是完美的球形病毒，這種方法通常是通過一種被稱為對稱需求的處理技術最終確定的，這種處理技術從數據中創建了一個對稱模型。在這項新研究中，研究人員省略了最後一步，觀察了未成熟和成熟的Kunjin病毒(西尼羅河病毒的一種亞型)，在這兩種情況下他們都發現了病毒一側突出的突起，換句話說，再見對稱。

一項針對病毒的高解析度成像技術表明，其表面並不是完美的球體。圖片：Shutterstock

根據這項研究，當一個年輕的病毒從宿主細胞內的另一個病毒萌發時，這些突起就形成了。該研究報告的共同作者、普渡大學生物科學系教授理查德·庫恩(Richard Kuhn)說：當這種新病毒外膜中的蛋白質爭先恐後地將開口閉合時，它們形成的形狀不如病毒表面的其他部分那麼完美。這個萌芽粒子的頸部變得非常狹窄，當它縮小的時候，外殼周圍的蛋白質開始互相撞擊。可能抓不到正確數量的蛋白質來製造一個二十面體，其結果是一個粒子在一邊有扭曲。

科學家們還發現，未成熟的病毒具有不規則定位的核蚜蟲或核心結構。研究人員在研究報告中寫道，在年輕的病毒中，核心位置更靠近外部外殼的一側，但在病毒成熟時，核心位置會重新回到中心位置。這些新發現的不規律可能為新病毒在受感染細胞中生長時如何自我組裝提供了新的見解，並揭示了這些特性以及它們如何工作可以為研究人員提供抗病毒治療的新靶點。任何抗病毒藥物都是通過干擾病毒生命周期的正常進程來發揮作用的——干擾它的一種方法是阻止病毒的最初組裝。

博科園-科學科普｜文：Mindy Weisberger/Live Science

參考期刊文獻：《美國國家科學院院刊》,《natural》

DOI: doi.org/10.1073/pnas.1809304115

DOI: doi.org/10.1038/s41586-018-0599-8

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