ウイルスが完璧な対称構造の殻を形成する仕組みを解明(How viruses build perfectly symmetrical protective shells)

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2025-09-24 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校の研究は、ウイルスがいかにして完全に対称的な正二十面体カプシド(外殻)を形成するのかをシミュレーションで解明した。従来は小規模モデルや制約を加えた研究が多かったが、本研究では生物学的に重要なT=3やT=4構造の自発的形成を再現。RNAゲノムがタンパク質を引き寄せ、不規則な結合も隣接力で修正される「自己修復的自己組織化」が働くことを示した。これにより安定したサッカーボール状のカプシドが生成される。成果はScience Advancesに掲載され、抗ウイルス薬の新たな標的や、薬剤・遺伝子治療のための人工ナノカプセル設計への応用が期待される。

<関連情報>

無秩序から正二十面体対称へ:コンフォメーションスイッチングサブユニットがRNAウイルスの組み立てを可能にする仕組み From disorder to icosahedral symmetry: How conformation-switching subunits enable RNA virus assembly

Siyu Li, Guillaume Tresset, and Roya Zandi
Science Advances  Published:24 Sep 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ady7241

ウイルスが完璧な対称構造の殻を形成する仕組みを解明(How viruses build perfectly symmetrical protective shells)

Abstract

Icosahedral capsids are ubiquitous among spherical viruses, yet their assembly pathways and governing interactions remain elusive. We present a molecular dynamics model that incorporates essential physical and biological features, including protein diffusion, genome flexibility, and a conformational switch that mimics allostery and activates the elastic properties of proteins upon binding. This switch makes the simulations computationally feasible, overcoming long-standing limitations of previous models. Using this framework, we successfully reproduce the self-assembly of subunits into icosahedral shells with T numbers greater than one—most notably T = 3, the most common structure in nature—a feat rigid-body models have so far failed to achieve. We also examine how genome architecture influences assembly and observe trends consistent with experiments using cowpea chlorotic mottle virus proteins: RNAs with more complex structure yield more complete capsids than do linear ones. These results establish a predictive framework for genome-guided assembly and offer insight into designing synthetic capsids for biomedical applications.

生物工学一般
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