病毒-可以感染各種生命形式的小型致病性寄生蟲-已得到充分研究，但仍有許多奧秘。這樣的一個謎是球形病毒如何繞過能壘形成對稱殼的過程。
由加州大學河濱分校的物理學家Roya Zandi領導的研究小組已經取得了進展，正在解決這個謎團。該小組在ACS Nano上發表的一篇論文中報告說，分子水平上的能量相互作用使殼的形成成為可能。
瞭解有助於病毒組裝的因素可以使生物醫學嘗試阻止病毒複製和感染。更好地瞭解病毒殼-自然的納米容器-的形成形式對材料科學家至關重要，這是工程納米殼設計的關鍵步驟，可以用作將藥物輸送到體內特定目標的載體。
Zandi的小組研究了蛋白質濃度和彈性能在彎曲外殼表面上蛋白質的自組織中的作用，以瞭解病毒如何繞過許多能量屏障。
物理學和天文學系教授贊迪說：“瞭解彈性能，基因組-蛋白質相互作用和病毒裝配中蛋白質濃度的綜合作用是我們工作的突破。” “我們的研究表明，如果由於蛋白質濃度高或有吸引力的相互作用而形成了一個雜亂的殼，則隨著殼的變大，彈性能的成本變得很高，以至於幾個鍵會斷裂，從而導致分解和隨後的分解。重新組裝對稱殼體。”
什麼是病毒？
病毒是生物學中最簡單的物理對象，由稱為衣殼的蛋白質外殼組成，可保護其核酸基因組-RNA或DNA。可以將病毒視為RNA或DNA的移動容器，將其遺傳物質插入活細胞。然後，他們接管細胞的生殖機制，以繁殖自己的基因組和衣殼。
衣殼形成是病毒感染過程中最關鍵的步驟之一。衣殼的形狀可以是圓柱形或圓錐形，但更常見的是呈二十面體結構，例如足球。
二十面體是具有12個頂點，20個面和30個邊的幾何結構。正式的足球是一種二十面體，稱為截頭二十面體。它具有32個面板，這些面板切成20個六邊形和12個五邊形的形狀，五邊形彼此之間用六邊形隔開。
病毒組裝尚不為人所理解，因為病毒非常小，以納米為單位，納米是十億分之一米。組裝也非常快速地進行，通常以毫秒為單位，毫秒是千分之一秒。為了理解病毒的生長，必須進行理論研究和模擬。
贊迪說：“病毒殼是高度對稱的。” “如果在錯誤的位置上形成一個五邊形缺陷，則會破壞對稱性。儘管具有這種敏感性，但病毒殼通常會組裝成輪廓分明的對稱結構。”
納米車
Zandi解釋說，由於缺乏實驗數據，因此對病毒組裝過程的瞭解還不夠。這項新工作發現衣殼蛋白的彈性特性以及它們之間的吸引力相互作用共同形成了高度對稱的構型，該構型在能量上非常穩定。
她說：“通過微調這些參數，我們可以控制病毒衣殼的最終結構和穩定性。” “這些病毒衣殼可以用作將藥物作為貨物運輸到特定目標的納米容器。使它們在藥物遞送和基因遞送方面的高度前景是它們穩定，吸收效率高且毒性低。”
已經有一些實驗小組與製藥公司合作設計干擾或阻斷病毒裝配的藥物。她的實驗室正在與國際合作者合作，設計模擬以更好地瞭解病毒組裝。
她說：“瞭解影響最終病毒結構穩定性的因素可以使藥物遞送過程更加可控。”
閱讀更多 馮恩君 的文章
