2008-07-19

DNA 結節將病毒基因緊緊堵在外殼中

Scientists discover DNA knot keeps viral genes tightly corked inside shell
http://www.physorg.com/news132930475.html

June 17, 2008

一種 DNA 的新奇纏繞或使病毒基因緊緊纏在套膜(capsule)內,等著被注射到宿主中,而一項對其結構的高解析度分析業已揭曉。

利用電子顯微鏡以及 3D 電腦重建,UCSD 生物學家與化學家產生迄今最詳細之影像:一種不對稱病毒的蛋白套膜(envelope)與封裝其中的病毒 DNA,他們在本週的 Structure 期刊上報告。這些影像,其解析度不到一奈米,將幫忙解開病毒如何鎖於宿主上,並注射其 DNA 藉以感染細胞。

將超過 12,000 種來自不同角度之冰凍病毒顆粒的顯微觀察組合起來,UCSD 化學家 Jinghua Tang、Norman Olson 與 Timothy Baker,一位化學與生物科學教授,以不到 8 埃(一埃等於 1/10 奈米)之解析度測定一種稱為 phi29 的噬菌體結構。他們的計畫是一項長期研究的一部份,與分子病毒學家 Dwight Anderson 及其在 Minnesota 大學的同僚共同進行。

雖具高度對稱之球形病毒結構已用類似方法解析,但頭尾型的 phi29 卻需要更多影像以完成相同任務。UCSD 科學家表示,他們 phi29 的影像與先前努力中,將類似形狀的病毒視覺化所創造的相較,更精細二倍。

在有、無病毒 DNA 貨物之間的病毒影像比較揭露,DNA 在病毒頭尾之間的頸部,緊密纏繞成甜甜圈形,或稱超環面(toroid)。"此高度歪曲之 DNA 結構,先前非但未曾在病毒中見過,也未曾預料過," Timothy Baker 曰,他率領此研究團隊。"對 DNA 而言,那是種不大可能地緊湊翻轉,在甚短距離中,DNA 一般被視為無彈性。"

在病毒組合期間,頸部一分子馬達將 DNA 股纏繞成頭中一緊湊的線圈(coil)。"其處於巨大壓力之下 -- 較之瓶中香檳大上 20 倍," Tang 說,此論文領導作者。

此超環面如結節般形狀,加之蛋白質封套(envelope)中之連鎖碰撞,或助 DNA 擠入外殼(capsid)中,直到病毒銜接至宿主細胞。

"它於此管中處之泰然,等著穿越細胞壁," Baker 曰,"這些構成要素一同工作以創造一傳染機器。"

※ 相關報導:

* DNA Poised for Release in Bacteriophage φ29
http://www.structure.org/content/article/abstract?uid=PIIS0969212608001482

Jinghua Tang, Norman Olson, Paul J. Jardine, Shelley Grimes,
Dwight L. Anderson, and Timothy S. Baker
Structure, Vol 16, 935-943, 11 June 2008
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