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本研究聚焦噬菌体phi29衣壳组装与成熟过程，通过冷冻电镜技术揭示了部分扩张前体衣壳的结构，发现了衣壳蛋白（MCP）和支架蛋白（SP）的独特构象及相互作用机制，为理解噬菌体衣壳的动态组装过程提供了重要依据。
噬菌体作为自然界中数量庞大的微生物病毒，其与宿主细胞的相互作用一直是分子生物学研究的核心领域之一。噬菌体的衣壳结构由主要衣壳蛋白（MCP）组成，这些蛋白通过自我组装形成保护噬菌体基因组的外壳。然而，目前对于噬菌体衣壳组装过程中MCP与支架蛋白（SP）之间的相互作用机制仍知之甚少。为了深入探究这一过程，国外某研究机构的研究人员以phi29噬菌体为模型，利用冷冻电镜技术对其衣壳组装与成熟过程进行了系统研究。研究结果揭示了phi29噬菌体部分扩张前体衣壳的独特结构，发现了MCP在不同准等价（QE）位置的独特构象以及SP在多种寡聚态下的存在形式，为理解噬菌体衣壳的动态组装和成熟机制提供了新的视角。该研究发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为噬菌体学及相关领域的研究提供了重要的理论支持。
在研究过程中，研究人员采用了冷冻电镜（cryo-TEM）技术对phi29噬菌体的衣壳结构进行了高分辨率成像。通过对不同DNA包装状态下的phi29衣壳进行分析，研究人员发现，在DNA包装之前，phi29的前体衣壳中存在独特的结构特征，如赤道区域的凹陷六聚体（hexons）和五聚体（pentons）周围的开放间隙，这些特征在其他噬菌体中未曾观察到。此外，研究人员还解析了SP在前体衣壳中的完整密度，包括其在MCP上的不同结合位点和寡聚态形式。
研究结果表明，phi29噬菌体的衣壳组装过程中，SP的二聚体、四聚体及其他高阶寡聚体的形成是驱动SP从MCP上解离并激活衣壳扩张的关键因素。研究人员发现，六聚体首先扩张，而五聚体的成熟则因与SP寡聚体的对称性匹配而被延迟。此外，phi29衣壳的长椭球形结构可能是由于赤道区域的凹陷六聚体改变了与SP的相互作用，从而解释了长椭球形结构对SP的依赖性。通过对phi29衣壳结构的详细分析，研究人员提出了一个可能的衣壳组装与成熟路径：MCP与SP的N端结合形成单体，SP的二聚化促使MCP聚集并加速衣壳组装；在五聚体处，SP的四聚体形成更为稳定，导致SP从六聚体上解离，进而引发六聚体的扩张和N臂向外迁移；随着六聚体的成熟，SP的寡聚化使其从五聚体上解离，最终导致五聚体的成熟和衣壳的完全扩张。
该研究不仅揭示了phi29噬菌体衣壳组装与成熟过程中的分子机制，还为理解其他噬菌体的衣壳组装过程提供了重要的参考。通过解析SP与MCP之间的相互作用细节，研究人员为开发针对噬菌体感染的新型抗病毒策略提供了潜在的靶点。此外，该研究还强调了通过冷冻电镜技术研究生物大分子复合物动态组装过程的强大潜力，为未来相关领域的研究提供了新的思路和方法。
