上周科学家们证明了电子是圆的——这一发现让物理学家们陷入了混乱。现在其他科学家可能同样沮丧地听到，另一个有疑问的圆主题是球形病毒。一项新的研究发现，它们并不像人们想象的那么圆。撇开那些失望的领域爱好者的感受不谈，这些发现可能在病毒学领域发挥重要作用：根据这项研究，它们可能影响病毒的研究方式，可能影响用于治疗病毒性疾病的策略。某些类型的病毒是二十面体或20面。自20世纪50年代以来，这些病毒被视为对称的球体，20个三角形的小平面均匀地分布在它们的表面上。美国印第安纳州普渡大学(Purdue University)生物科学系教授、这项研究的合著者迈克尔·罗斯曼(Michael Rossmann)说：
（艺术概念图）一个电子在实验过程中在两束激光之间穿行，电子绕着它的轴旋转，因为其他亚原子粒子的云团不断地发射和重新吸收。图片：Nicolle R. Fuller, NSF
博科园-科学科普：科学家们对蛋白质如何复制的理解塑造了这些病毒的长期假设的几何形状，这表明病毒是由许多相同蛋白质结构的相同复制品构成的。因此所有这些相同的复制品会聚集在一起形成对称的形状。事实上自20世纪50年代以来，在显微镜下观察球形病毒，强化了它们对称的概念。然而事实证明，科学家们并没有看到全部情况。因此当罗斯曼和他的同事们发现黄病毒（包括兹卡病毒和登革热病毒的一个属）是非对称的时候，这是一个很大的惊喜。因为几十年来所有关于病毒的研究都假设了对称，所以我们并没有对病毒进行足够的关注，所做的假设超过了这些变化。
崎岖不平的表面
在2018年10月22日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一项新研究中，罗斯曼和他的同事利用低温电子显微镜(cryo-EM)，制作了一种黄病毒的高分辨率3D模型。通过将标本冷却到极端温度，cryo-EM在原子层面揭示了病毒的细节。科学家们报告说，由于球形病毒被认为是完美的球形病毒，这种方法通常是通过一种被称为对称需求的处理技术最终确定的，这种处理技术从数据中创建了一个对称模型。在这项新研究中，研究人员省略了最后一步，观察了未成熟和成熟的Kunjin病毒(西尼罗河病毒的一种亚型)，在这两种情况下他们都发现了病毒一侧突出的突起，换句话说，再见对称。
一项针对病毒的高分辨率成像技术表明，其表面并不是完美的球体。图片：Shutterstock
根据这项研究，当一个年轻的病毒从宿主细胞内的另一个病毒萌发时，这些突起就形成了。该研究报告的共同作者、普渡大学生物科学系教授理查德·库恩(Richard Kuhn)说：当这种新病毒外膜中的蛋白质争先恐后地将开口闭合时，它们形成的形状不如病毒表面的其他部分那么完美。这个萌芽粒子的颈部变得非常狭窄，当它缩小的时候，外壳周围的蛋白质开始互相撞击。可能抓不到正确数量的蛋白质来制造一个二十面体，其结果是一个粒子在一边有扭曲。
科学家们还发现，未成熟的病毒具有不规则定位的核蚜虫或核心结构。研究人员在研究报告中写道，在年轻的病毒中，核心位置更靠近外部外壳的一侧，但在病毒成熟时，核心位置会重新回到中心位置。这些新发现的不规律可能为新病毒在受感染细胞中生长时如何自我组装提供了新的见解，并揭示了这些特性以及它们如何工作可以为研究人员提供抗病毒治疗的新靶点。任何抗病毒药物都是通过干扰病毒生命周期的正常进程来发挥作用的——干扰它的一种方法是阻止病毒的最初组装。
博科园-科学科普｜文：Mindy Weisberger/Live Science
参考期刊文献：《美国国家科学院院刊》,《natural》
DOI: doi.org/10.1073/pnas.1809304115
DOI: doi.org/10.1038/s41586-018-0599-8
