严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型病毒如何获得球形

几个世纪以来，冠状病毒引发了健康危机和经济挑战，传播新冠肺炎的冠状病毒SARS-CoV-2就是最近的一个例子。严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型中的一种小蛋白，即膜蛋白或M蛋白，是最丰富的，在病毒如何获得其球形结构中发挥着至关重要的作用。尽管如此，这种蛋白质的特性尚不清楚

由加州大学河滨分校的一位物理学家领导的一个研究小组设计了一种制造大量M蛋白的新方法，并表征了该蛋白与病毒膜（包膜或“皮肤”）的物理相互作用。该团队的理论建模和模拟表明，这些相互作用可能会导致病毒自行组装

研究人员在《科学进展》杂志上发表的题为“脂质双层中严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型膜蛋白的合成、插入和表征”的论文中报告称，当与严重急性呼吸系冠状病毒2型刺突蛋白相邻的M蛋白卡在膜中时，它会通过局部减少膜厚度来引导膜弯曲。这种曲率的诱导导致了严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型的球形

领导该研究项目的物理学和天文学助理教授Thomas E.Kuhlman说：“如果我们能更好地了解病毒是如何自我组装的，那么原则上，我们就能想出阻止这一过程并控制病毒传播的方法。”。“M蛋白以前一直抵制任何形式的表征，因为它很难制造。”

Kuhlman和他的同事克服了这一困难，将大肠杆菌作为“工厂”，大量制造M蛋白。库尔曼解释说，尽管大肠杆菌可以制造大量的M蛋白，但这些蛋白往往会在大肠杆菌细胞中聚集在一起，最终杀死它们。为了规避这一挑战，研究人员诱导大肠杆菌细胞产生蛋白质小泛素相关修饰物（SUMO）和M蛋白

“在我们的实验中，当大肠杆菌产生M蛋白时，它同时产生SUMO，”Kuhlman说。“M蛋白与SUMO蛋白融合，从而防止M蛋白相互粘附。SUMO蛋白相对容易通过另一种简单切断它的蛋白质去除。因此，M蛋白被纯化并与SUMO分离。”

这项工作为驱动严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型病毒组装的机制提供了基本见解

库尔曼说：“由于M蛋白也是其他冠状病毒的组成部分，我们的发现提供了有用的见解，可以增强我们的理解，并有可能干预严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型以及其他致病性冠状病毒的病毒形成。”

接下来，研究人员计划研究M蛋白与其他严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型蛋白的相互作用，以潜在地破坏这些与药物的相互作用

Kuhlman与其他UCR物理学家Roya Zandi和Umar Mohideen一起参与了这项研究。库尔曼负责制造M蛋白。著名的物理学和天文学教授Mohideen使用原子力显微镜和低温电子显微镜来测量M蛋白如何与膜相互作用

病毒组装专家、物理学和天文学教授赞迪开发了M蛋白如何相互作用和与膜相互作用的模拟