埃博拉病毒蛋白的近原子分辨率模型可以更清楚地了解病毒力学

冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员首次以近原子分辨率对埃博拉病毒的核心成分结构进行了成像。该研究发表在自然杂志上，由Matthias Wolf教授和主要作者OIST分子低温电子显微镜单元(MCEMU)的Yukihiko Sugita博士领导，与世界着名的病毒学家Yoshihiro Kawaoka教授合作(东京大学)和威斯康星大学麦迪逊分校，Takeshi Noda教授(京都大学)和结构生物学家Hideyuki Matsunami博士(OIST)。

研究人员关注的是一种叫做核衣壳(NC)的病毒，这是一种蛋白质复合物，可作为病毒遗传物质的支持结构。这种结构允许病毒复制其致命的有效载荷，达到破坏性的效果。Sugita博士将构成核心核心的核蛋白-RNA复合物分离到高纯度，然后用低温电子显微镜(cryo-EM)对其进行分析，以便最接近地观察它们的结构。

“在这项研究之前，我们只知道NC结构的最小部分，”Sugita博士说，“现在我们可以看到它作为一个整体，它可能有助于找到抗病毒药物的目标。”完整的埃博拉病毒是一种微小的隐形丝状结构，当放大数千倍时，看起来像一根短发。在这些细丝内部是构成功能性病毒的部分：NC和基质蛋白，两者都被表面糖蛋白和病毒包膜包裹。

但是，OIST和公众的科学家都没有受到该研究的任何危害：NP-RNA复合物在OIST的生物安全实验室培养的非感染性细胞中没有任何实际的病毒RNA序列而产生，并且没有任何风险。“这就像汽车的各个部分，”沃尔夫教授说，“除非底盘，发动机，车轮等都在一起，否则什么都行不通。这就是我们研究的颗粒就像 - 它的大多数部件都不存在。它是无害。”

以前的研究使用一种称为电子断层扫描的技术分析了NC结构，但是由OIST团队生成的冷冻EM重建具有更高的定义，解决了单个RNA核苷酸和氨基酸侧链。沃尔夫教授说：“我们的论文首次展示了近原子分辨率下NC结构的样子。”

为了了解团队的进步，想象一下你最喜欢的电影。如果之前的研究就像在VHS上观看电影一样，那么他们的新颖结构就像在4K演示中看到的那样：细节非常清晰，清晰的定义让科学家能够获得关于病毒这一组成部分的最详细的图片。 。

然而，实现这一局面是一个缓慢的过程。“蛋白质复合物非常脆弱，”Sugita博士说，“获得完整的样品非常棘手。”

准备好样本后，团队花了18个多月的时间才找到将NC重建为数字模型的正确方法。蛋白质复合物的螺旋结构看似简单，但它具有很好的复杂性。仅通过一些螺旋的微小蛋白质构建块来确定精确数量和对称性可能会使整个模型无效。但经过系统搜索，另一个团队的出版物提供的一些提示，以及他们自己的高分辨率分析提供的新见解，OIST团队的努力得到了回报; 一切都插到了位置。

沃尔夫教授说：“现在我们对这个结构的真实情况有一个清晰的认识，”它更接近于弄清楚整个病毒的运作方式。

从低温EM图像生成的三维模型为将来的工作提供了准确的基础。研究人员现在能够对埃博拉病毒NC的整个结构进行精确的靶向研究，这可能指出了击败病毒的方法。