病毒无处不在，是具有全球影响的病原体。在一项新的研究中，来自瑞士苏黎世联邦理工学院、英国约克大学和利兹大学的研究人员对病毒进化的早期阶段有了新的认识。他们的发现对未来的病毒治疗有影响。
具体而言，他们研究了由一种细菌酶组成的核衣壳（nucleocapsid）的结构、组装和进化。他们详细描述了这种可形成多聚体球笼（spherical cage）的细菌酶在结构上如何转变为更大的蛋白核衣壳。相关研究结果发表在2021年6月11日的Science期刊上，论文标题为“Evolution of a virus-like architecture and packaging mechanism in a repurposed bacterial protein”。
他们还发现，在进化的后期阶段，这些核衣壳中的遗传物质的包装变得更加有效。他们表明，这是因为核衣壳内的基因组进化出包括COVID-19在内的天然病毒广泛使用的一种机制的特征，以调节它们的组装。该机制是他们共同发现的。约克大学数学系和生物系的Reidun Twarock教授说，“利用我们在约克大学和利兹大学开发的一种新型跨学科技术，我们能够证实这个人工核衣壳系统进化出‘病毒组装机制’的分子特征，使它的遗传物质得到有效包装。”

在一项定向进化实验中，一种在细菌中自然存在的蛋白外壳被进化成一种可以封装RNA的蛋白核衣壳，从而模拟了先前在病毒中发现的基因组包装机制。图片来自ETH Zürich / Stephan Tette。
在进化过程中，这种人工病毒样颗粒有效地包装和保护了它自身编码的信使RNA（mRNA）的多个拷贝。
利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心的Peter Stockley教授说，“令人瞩目的是这种人工病毒样颗粒在进化过程中能更有效地包装遗传物质mRNA。我们的合作表明，在进化步骤之后，被包裹的mRNA比起始RNA整入了更多的包装信号。换句话说，我们在天然病毒中一直研究的这种现象在人工病毒样颗粒中‘进化出’了，因此这篇论文的结果描述了一种可能在病毒早期进化中发生的过程。这种理解使我们能够利用这种核衣壳作为基因治疗的递送工具。”
参考资料：

Stephan Tetter et al. 
Evolution of a virus-like architecture and packaging mechanism in a repurposed bacterial protein. Science, 2021, doi:10.1126/science.abg2822.
来源：细胞
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