科研人員用冷凍電鏡重構(gòu)復雜皰疹病毒

中國一個科研團隊采用冷凍電鏡技術，在原子層面上重構(gòu)了一種結(jié)構(gòu)和功能極其復雜的皰疹病毒核衣殼，為后續(xù)研究病毒核衣殼在神經(jīng)細胞中的運輸提供了“精細化”結(jié)構(gòu)基礎。

發(fā)表在美國《科學》雜志上的這一研究，闡釋了可引起生殖器皰疹的“單純皰疹病毒-2”核衣殼的早期組裝機制。

皰疹病毒直徑約為150納米至200納米，保護病毒基因的核衣殼包含約4000個蛋白組分，尺寸巨大、成分復雜，且自身結(jié)構(gòu)具有一定“柔性”，在純化過程中容易造成顆粒局部微小形變。

冷凍電鏡技術能以高分辨率測定生物分子結(jié)構(gòu)，但當測定尺寸大于120納米的生物樣品結(jié)構(gòu)時，其電子穿透樣品產(chǎn)生的信噪比偏低，并存在顆粒局部欠焦量顯著差異等問題，使其分辨率很難突破3.9埃（1埃等于十分之一納米）。

論文通訊作者、中國科學院生物物理研究所研究員王祥喜介紹說，他們對導致欠焦量差異的物理效應進行矯正，還把單個“單純皰疹病毒-2”顆粒分成了240個亞單位，并進行分類和單顆粒重構(gòu)，從而將冷凍電鏡技術的分辨率提高到3.1埃。

觀測發(fā)現(xiàn)，這種病毒核衣殼主要蛋白組分VP5分為4種構(gòu)象，且存在較大差異，4種構(gòu)象相互作用并形成復雜的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡。王祥喜說，這些差異揭示了核衣殼具有良好穩(wěn)定性的原因?；谶@一觀測結(jié)果，研究人員提出一個“單純皰疹病毒-2”核衣殼有序組裝的結(jié)構(gòu)模型。

王祥喜說，分辨率顯著提升標志著冷凍電鏡技術進入一個新時代，給超大病毒和亞細胞系水平上超大復合體的近原子分辨率重構(gòu)帶來了希望。