尖锐湿疣病毒是怎样的

作者: 关于加拿大28  发布:2020-01-03

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组装是病毒核酸与蛋白质合成之后在细胞浆内或细胞核内装配为成熟的病毒颗粒的过程;释放是成熟病毒从宿主细胞游离出来的过程。大多数DNA病毒在细胞 核内组装,RNA病毒则在细胞浆内组装。病毒释放有破膜释放和出芽释放两种方式。前者是指无包膜病毒在宿主细胞内装配完成后,引起宿主细胞破裂,病毒全部释放出。后者是指有包膜病毒在宿主细胞内组装成核衣壳后以出芽方式释放到细胞外,病毒等因此获得包膜,宿主细胞不被破坏。

Zlotnick 说:“这种反应有点像把一副扑克牌扔到空中去建造泰姬陵——这是一种看起来很复杂的结构。”他的研究帮助发现了一种被称为核心蛋白质变构调制器 (CpAMs) 的分子,它破坏衣壳蛋白组装。

病毒利用宿主来复制自己,其DNA链和外壳是分别复制的,病毒要把这两者组装起来才能最终完成复制。DNA链条的长度可达外壳尺寸的上千倍,组装过程就像把一段很长的尼龙绳硬塞进一个乒乓球里,可想而知需要耗费很大的力气。病毒产生了一种生物分子机器——分子马达来提供把DNA链塞入外壳内所需要的机械力。科学家很好奇这种分子马达何以能持续维持稳定结构。浙大定量生物中心与物理系的周如鸿教授和李敬源教授研究团队通过建立原子层面的模型并模拟其力学过程,揭示了病毒组装马达的分子机制,解释了其超稳定力学性能的来源。值得一提的是,用建模计算来分析化学变化——这一方法的开创者们获得了2013年诺贝尔化学奖。

病毒蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。转录是以病毒核酸为膜板形成mRNA的过程,翻译是以特异的mRNA为膜板合成蛋白质的过程。在病毒核酸复 制之前合成的病毒蛋白质,称为早期蛋白。早期蛋白是一种功能性蛋白质,能抑制宿主细胞自身的代谢过程,并提供病毒核酸复制所需要的DNA聚合酶、RNA聚 合酶和逆转录酶等。在病毒核酸复制后,以子代病毒核酸为模板转录、翻译出来的蛋白质,称为晚期蛋白。晚期蛋白主要是构成病毒衣壳的结构蛋白。各种病毒蛋白质合成的进行方式有不同,DNA病毒的蛋白质合成是从DNA-->RNA-->蛋白质。RNA病毒的蛋白质合成是从RNA-->蛋白质 或RNA-->RNA-->蛋白质。逆转录病毒的蛋白质合成则是从RNA-->DNA-->RNA-->蛋白质。

这项研究发表在 1 月 29 日的《eLife》杂志上,它解释了乙肝病毒的结构在与实验药物结合时的变化。这种新型抗病毒药物的成员正在进行临床试验。

周如鸿说,这一发现为抗病毒药物的研发提供了一种全新的可能。目前抗病毒药研发的一个主要方向是阻断病毒与宿主受体之间的联系,而病毒组装马达机制的发现意味着,即便病毒已经在宿主中成功复制了外壳和DNA链,只要阻碍组装马达的工作,尤其是破坏pRNA这一“胶带”的作用,就仍然有可能阻止这种类型的病毒最终完成复制。浙大科学家的实验已经证实,如果去掉上述病毒三路交叉结构核心处的两个嵌入镁离子,就会破坏其机械稳定性,使马达失去组装DNA的能力。

当病毒吸附细胞后,即迅速穿人细胞。病毒的穿入方式不同可因病毒的种类不同而有不同。如无包膜病毒大多通过细胞膜内陷将病毒吞人.有包膜病毒则通过与细胞膜融合进入细胞。

“我们的发现表明,这种药物可以在多个前沿攻击乙肝病毒,既防止复制,又杀死病毒的新副本,”高级作者亚当 · 兹洛特尼克 (Adam Zlotnick) 说。“如果我们聪明的话,我们可以利用这种药物同时发挥作用的多种方式。”

病毒组装马达的详细视图。图左为侧视,绿色部分为ATP酶,蓝色部分为衣壳连接器,橙色部分即由三条RNA链所组成的三路交叉结构。当中的粉红链条即将要被塞入壳中的DNA链。

1.吸附阶段

在过去的 20 年里,Zlotnick 的实验室通过研究病毒的物理特性,研究了病毒如何形成,从而阻止病毒感染。

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DNA病毒的核酸类型大多数为双股DNA,复制按半保留复制方式进行,即以病毒核酸为模板,依靠宿主细胞内的依赖DNA的RNA聚合酶,转录出 mRNA,负责编码早期蛋白,再以病毒核酸为模板,依靠早期蛋白(依赖DNA的DNA聚合酶)复制出大量的子代病毒核酸。RNA病毒的核酸类型大多数为单 股RNA。单股正链RNA病毒的核酸本身具有:mRNA功能,可以转译出早期蛋白(主要是依赖RNA的RNA聚合酶),

Zlotnick 也是纳斯达克上市公司 Assembly Biosciences 的创始人之一,该公司在临床试验中有 CpAMs。尽管在这项研究中使用的分子并不是临床试验的分子之一,Zlotnick 说这个机制揭示了实验药物的行为。接下来,Zlotnick 希望在临床试验中对 CpAMs 进行类似的研究。

也许你还对2016年诺贝尔化学奖的主角“分子机器”记忆犹新:3位科学家以人工方法创造了世界“最小机器”,而仿照的对象正是大自然中千姿百态的分子机器。在我们体内,就存在许多生物分子机器,它们把化学能转变为机械能,从而为种种生命运动提供能量。浙江大学科学家日前的一项发现,揭示了病毒复制过程中能量稳定来源的奥秘,进一步加深了人们对生物分子机器的认识,成果发表于着名期刊《科学进展》。

4.生物合成阶段

CpAM 分子通过使它们的壳不正确的组装来攻击病毒,从而阻断病毒的生命周期。以前,CpAMs 被认为只能够在衣壳形成过程中破坏病毒,之后它的 DNA 被保护在坚硬的外壳内。

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