如果没有蛋白质保护层，病毒内部的遗传物质就无法长期存活。 然而，这些蛋白质组装封装（并因此保护）病毒基因组的过程尚不清楚——尤其是对于具有非常大的 RNA 基因组的冠状病毒。 美国加州大学河滨分校和中国松山湖材料实验室的一对研究人员现在已经确定了 SARS-CoV-2（导致 COVID-19 的冠状病毒）组装过程中的相互作用，并探索了这些相互作用如何导致基因组被包装成新的病毒粒子。 这项工作可以帮助设计和开发药物来对抗这种冠状病毒和其他冠状病毒。
SARS-CoV-2 包含四种结构蛋白：包膜 (E)； 膜 (M); 核衣壳（N）； 和尖峰 (S)。 M、E 和 S 蛋白对于组装和形成病毒的最外层或包膜至关重要，这有助于病毒进入宿主细胞并保护其免受损害。
致密核糖核蛋白复合物
在新的工作中，加州大学河滨分校的物理学家 罗亚赞迪 和她以前的研究生 李思雨 （现在是松汉湖的博士后）使用称为粗粒度模型的计算工具来模拟 SARS-CoV-2 如何从这些组成部分形成。 这些模型在大尺度上模拟病毒成分，并提供有关病毒组装过程的宝贵信息。
使用这些模型，两人计算出 N 蛋白将病毒 RNA 浓缩形成所谓的致密核糖核蛋白复合物，它是由蛋白质和 RNA 组成的分子组装体。 该组装然后与嵌入脂质膜中的 M 蛋白相互作用。 最后，发生称为核糖核蛋白复合物“出芽”的过程，完成病毒形成。
N蛋白之间的相互作用非常重要
研究人员将他们模型中 N 蛋白的形状基于文献中描述的众所周知的结构。 “RNA 是一种带负电荷的聚合物，N 蛋白中有很多正电荷，”Zandi 解释说。 “N 蛋白上的正电荷与 RNA 上的负电荷之间的相互作用导致 RNA 的浓缩。”
赞迪讲述 物理世界 结果证明，N 蛋白之间的相互作用在 RNA 缩聚中非常重要。 “在进行模拟之前，我们并不知道这种效应，”她补充道。
两人还根据文献中描述的结构和功能对 M 蛋白进行了建模。 他们设计了这些蛋白质，使其与 N 蛋白相互作用并弯曲膜。 “粗粒度模型使我们能够了解蛋白质寡聚化、结构蛋白和膜蛋白相互作用的 RNA 缩合机制，预测控制病毒组装的因素，”李解释说。
超分辨率显微镜揭示了冠状病毒复制机制
过去，Zandi 指出，了解有助于病毒组装的因素通常会导致新的治疗策略。 在她看来，这项研究的结果在期刊中有详细介绍 病毒，同样可以帮助提供对抗 SARS-CoV-2 的方法。 “我们发现的组装机制可以为针对病毒结构蛋白的小分子的设计和开发提供信息，修改它们的功能以破坏组装过程的保真度，”她说。
从长远来看，赞迪认为这项新工作甚至可以成为实验和微观全原子模拟的基准。 “我们目前正在与实验和计算小组合作进行下一阶段的调查，”她透露道。 “最终，我们的目标是将多尺度研究联系起来，以进一步开发抗病毒药物，以在其组装阶段阻止冠状病毒。”
