超精细乙肝病毒衣壳原子互动曝光

特拉华大学和印第安纳大学的研究人员合作在《eLife》发文，揭示了未知的乙肝病毒衣壳细节，为全世界超过2亿5000万乙肝患者照亮了潜在新疗法。

衣壳承载着乙肝病毒向宿主细胞注入遗传物质的作用，它们是研发乙型肝炎治疗药物的一个重点目标。

“对乙型肝炎来说，病毒的衣壳结构早有报道。我们的出发点是研究衣壳运动及其对周围环境的影响，”文章一作、化学和生化系独立博后研究员Jodi A. Hadden说。

Jodi A. Hadden和Juan Perilla使用计算机模拟来研究包裹HBV遗传图纸的病毒衣壳。这张图片显示，病毒衣壳由240种蛋白质组成。

Hadden和她的研究团队用超级计算机资源执行“全原子分子动力学模拟”。

分子动力学模拟让研究人员得以观察分子移动的方式，从而了解它们在自然界的功能。计算机模拟是唯一能在原子水平揭示分子系统运动的方法，这种方法也被称为“计算显微镜”。

在模拟乙肝病毒时，研究人员发现衣壳并不像之前人们所想的那样僵硬，实际上它们相当灵活。它可以扭曲成不对称的形状，甚至能通过一个开口直接挤压到被病毒感染的细胞核内。

“我们认为，衣壳的扭曲能力对正确包装遗传图纸，使其进入细胞核，最终在感染过程中产生新病毒拷贝是必要的，”Hadden说。

前期实验显微镜观察显示，这些微小的衣壳由240种蛋白质组成，但是之前的研究无法生成更复杂结构的高分辨率图像，化学和生物化学助理教授Juan R. Perilla说。

“显然，HBV的灵活性检测是显微镜的一个局限性，”他说。“相反，模拟技术已经能够揭示衣壳更完整的画面，此外还能提供它们如何移动、扭曲和与环境交互等信息。”单次模拟包括600万个原子的信息量。

“我们把所有细节都深入到了原子层面，”Hadden说。“研究药物相互作用你必须做到完全理解。”

研究人员发现，衣壳表面的小三角形开口（或毛孔）可能是它的蛋白质“尾巴”刺出来的位置，这是一个重要的感染信号。

“我们一直知道衣壳尾部必须在表面上暴露一段时间，衣壳才能进入细胞核，”Hadden说。“我们把病毒的这种行为比喻为‘叫出租车’。”

这些发现很有可能转化为药物治疗。例如阻止衣壳变形，让它们变硬，或者堵住其表面三角孔，将有可能阻断感染过程。

虽然乙肝病毒有疫苗可以预防，然而，一旦感染就无法治愈。鉴于乙肝病毒会导致严重的肝脏疾病，甚至威胁生命，科研人员正在想办法在体内封堵它们，最终实现治愈。

原文检索：All-atom molecular dynamics of the HBV capsid reveals insights into biological function and cryo-EM resolution limits

（生物通：伍松）