毀滅性的植物病毒在原子細節中被揭示

英國利茲大學的科學家們以前所未有的細節揭示了世界上最致命植物病毒家族之一的複雜三維結構。雙子座病毒對影響非洲木薯和玉米、印度次大陸棉花和歐洲各地番茄等作物的疾病負有責任。能夠看到它的結構是非常重要的，因為它可以幫助病毒學家和分子生物學家更好地了解它的生命周期，並開發新的方法來阻止這些病毒的傳播和它們造成的疾病。這些病毒因其奇特的外形而得名。病毒通常有一個保護層的蛋白質或衣殼，在環境中保護它們的遺傳物質。在大多數病毒中，這種衣殼大致是球形的，但geminivirus有一種「成對的」衣殼，由兩個大致球形的形狀融合在一起形成。

圖片顯示了一種雙子座病毒的結構。圖片：University of Leeds

儘管這種雙生衣殼對全球農業經濟構成威脅，但它是如何在細胞中組裝或擴增以釋放基因組並引發新的感染的分子細節仍然是個謎。該大學的Astbury結構分子生物學研究中心的研究人員使用低溫電子顯微鏡技術研究了在und先例解析度下的geminivirus結構，並且在這個過程中已經開始解開它的裝配機制。發表在《自然通訊》(Nature Communications)上的這項研究揭示了雙子座病毒的衣殼是如何構建的，以及它的單鏈DNA基因組是如何打包的。在許多其他類型的病毒中，球形衣殼是由一種單一的蛋白質構成的，它採用三種不同的形狀，然後結合在一起形成一個封閉的容器，」研究小組的負責人尼爾·蘭森教授解釋道。「但雙子座流星雨不是球形的，所以必須使用不同的規則。

使用低溫電子顯微鏡，我們可以證明他們確實使用了相同蛋白質的三種不同的形狀，但使用的是完全不同的規則手冊。研究geminvirus的困難之一是它們的數量足夠用於結構研究。研究小組研究了一種名為ageratum黃脈病毒的雙子座病毒，這種病毒是由諾里奇約翰英尼斯中心(John Innes Centre)的研究人員在嚴格控制的條件下在煙草植株中產生的。John Innes中心的團隊由Keith Saunders博士和George Lomonossoff教授領導，他們還開發了一種方法，可以在沒有感染的情況下將雙子座病毒顆粒聚集到植物中。這突出了單鏈DNA在粒子形成中的作用。經過多年的努力，我們已經了解了雙子座病毒引起的疾病，運用現代的遺傳方法來產生這些雙子座的結構是非常令人滿意的。

現在已經能夠分析不同的外殼蛋白構象在粒子組裝中所起的作用，可以製造出其他病毒和病毒樣粒子，否則它們可能無法從自然感染中分離出來。阿斯特伯里中心(Astbury Centre)的博士後研究員艾瑪·赫斯基博士(Dr. Emma Hesketh)說：利用下一代低溫電子顯微鏡，我們已經模擬了病毒中大多數原子的位置，他進行了這項工作，以創造出這種結構的圖像。這項技術通常被稱為解析度革命，它使我們能夠對這些結構有一種迷人而又非常美麗的洞察力。通過使用這些技術來了解這些病毒的結構和生命周期，我們可以進一步了解如何中斷生命周期，抑制植物疾病的傳播。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：Nature Communications｜來自：利茲大學

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