科学家破解病毒外壳结构

　　

蛋白保护装置：蛋白亚单位连环连接以保护噬菌体的DNA

感染细菌的病毒拥有类似登月太空舱的多面体头部。9月22日出版的《Science》上第一次描述的细菌噬菌体的头部或“衣壳”，将它自己包装成象盔甲上的链一样的巧妙地相互连环的蛋白环。 长期以来科学家们一直在进行噬菌体从它们的多边形平铺的头部将DNA注射入细菌中过程的电子显微照相。但是获得更详细的图像的过程进展很慢，很大一部分原因是所需的技术——X-光结晶学需要病毒成分的制备有技术性的创新。因此目前还没有获得一个噬菌体的衣壳结构的详细描述。 匹兹堡大学的病毒学家们从已经感染两种病毒基因的细菌中收获到一种成为类λ噬菌体——HK97的衣壳。两种病毒基因分别编码构成衣壳的唯一成分的蛋白，和衣壳成熟过程中切割蛋白的酶。之后，Scripps研究所和斯坦福大学的结构生物学家们使用同步加速器获得了衣壳的X-光衍射图。研究者们借助显微图像和对衣壳对成性已有的知识，将病毒的详细图拼接起来。

他们发现病毒衣壳含有420个折叠形式完全相同的蛋白亚基，它们形成60个六角形和12个五角形“瓦片”。以化学键相互作用，这些亚基形成5个一组和6个一组的“项链”，这些“项链”又象奥林匹克环似的一个一个相套。为了了解这些亚基是如何相互编制在一起的，该研究组在计算机屏幕上展示了多节的非成熟衣壳的显微图像，然后添加了420个亚基的图片。他们发现促使这些亚基相互编织在一起的因素是pH值的改变。当病毒所处的环境酸性增加，病毒衣壳发生膨胀，变得平滑，直径增加大约三分之一。一旦该过程发生，病毒衣壳表面上的这些亚基以一种将连接相邻亚基的天门冬氨酸和赖氨酸侧链带到一起的方式旋转。附近的一个谷氨酸侧链似乎催化了在没有酶作用的情况下发生的不大可能发生的连接。研究者们说，象真正的锁子甲一样，相互交织的蛋白将hk97武装起来对抗各种袭击，而否则这些袭击将能去除病毒的核心——DNA。

阿拉巴马大学的生物物理学家Peter Prevelige说，在他们的研究之前，没有人曾经见到过环环相扣的蛋白环。

——摘译自9月27日ScienceNow