成功模拟冠状病毒的形成——基因组凝聚和出芽

加州大学河滨分校的一名物理学家和她以前的研究生首次成功模拟了传播COVID-19的SARS-CoV-2病毒的形成。

　　

加州大学河滨分校的一名物理学家和她以前的研究生Siyu Li首次成功模拟了传播COVID-19的SARS-CoV-2病毒的形成。

在《Viruses》杂志上发表的一篇论文中，从组成成分对SARS-CoV-2的组装和形成进行了全面了解。

Zandi说:“了解病毒组装一直是通向治疗策略的关键一步。对艾滋病毒和乙型肝炎病毒等病毒的大量实验和模拟对阐明它们的组合和提供对抗它们的手段产生了显著影响。即使是关于SARS-CoV-2形成的最简单的问题也没有答案。”

Zandi解释说，任何病毒生命周期中的一个关键步骤是将其基因组包装成新的病毒粒子或病毒粒子。这对冠状病毒来说是一项特别具有挑战性的任务，比如SARS-CoV-2，因为它们的RNA基因组非常大。事实上，在使用RNA作为遗传物质的病毒中，冠状病毒拥有已知的最大基因组。

SARS-CoV-2有四种结构蛋白:包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)、核衣壳蛋白(N)和刺突蛋白(S)。结构蛋白M、E和N对病毒包膜的组装和形成至关重要。病毒的最外层是保护病毒并帮助进入宿主细胞。这一过程发生在内质网高尔基中间隔室(ERGIC)的膜上，这是一个复杂的膜系统，为冠状病毒提供脂质包膜。与许多其他病毒相比，冠状病毒的组装是独特的，因为这个过程发生在ERGIC膜上。

迄今为止，大多数计算研究都使用粗粒度模型，其中只使用与大长度尺度相关的细节来模拟病毒成分。多年来，粗粒度模型解释了几个病毒组装过程，导致了重要的发现。

Zandi说:“在这篇论文中，使用粗粒模型，我们已经能够成功模拟SARS-CoV-2的形成:N个蛋白质压缩RNA，形成紧凑的RNP复合体，它与嵌入在脂膜中的M个蛋白质相互作用。”

她补充说，当细胞膜的一部分开始弯曲时，“出芽”就完成了病毒的形成。Zandi和Siyu Li等人开发的模型使他们能够探索蛋白质寡聚、结构蛋白的RNA冷凝和细胞膜-蛋白质相互作用的机制。这也使他们能够预测控制病毒组装的因素。

“我们的工作揭示了有助于包装SARS-CoV-2长基因组的关键成分和成分，”Li说。“关于参与病毒粒子形成的几种结构蛋白的具体作用的实验研究正在激增，但许多细节仍不清楚。”

Zandi说，研究论文中提出的见解以及将研究结果与实验观察到的结果进行比较，可以提供其中一些细节，并为在组装阶段设计有效的抗病毒药物以抑制冠状病毒提供参考。

她说:“在我们的模型中探索的冠状病毒组装的物理方面不仅对开始将基于物理的方法应用于包膜病毒研究的物理科学家感兴趣，也对试图定位病毒组装和出芽中关键蛋白质相互作用的病毒学家感兴趣。我们现在对哪些相互作用对基因组的包装和病毒的形成是重要的有了更好的了解。这是我们第一次能够微调基因组和蛋白质之间的相互作用，同时获得基因组凝聚和组装。”

Biophysical Modeling of SARS-CoV-2 Assembly: Genome Condensation and Budding