據(jù)Science Daily報(bào)道,，納米技術(shù)其中一個(gè)重要的難點(diǎn)就是不能實(shí)實(shí)在在的看到研究對(duì)象的作用方式,。例如病毒小于光波長(zhǎng)度,，標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)顯微鏡看不見(jiàn)其生物結(jié)構(gòu)，利用其他成像技術(shù)也很難捕捉到它,。
洛杉磯加利福尼亞大學(xué)（UCLA）已經(jīng)成立了一個(gè)多學(xué)科合作研究小組,，利用低溫電子顯微鏡技術(shù)（cryoEM），現(xiàn)在不但能看見(jiàn)病毒,，并且可對(duì)病毒進(jìn)行修飾使其能夠向病變部位遞送藥物,。
一篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文，洛杉磯UCLA微生物學(xué)免疫學(xué)分子遺傳學(xué)博士后研究研究生劉紅榮與其同事揭示了腺病毒準(zhǔn)確的原子分辨的三維結(jié)構(gòu)和其蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的相互作用,。該發(fā)現(xiàn)為世界各地試圖修飾腺病毒用于疫苗和癌癥基因治療的研究者提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)信息,。修飾病毒用于基因治療，研究者需要去除致病的DNA,，用藥物替代,，還要利用病毒的外殼。腺病毒經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化,，非常適合用作傳遞媒介,。
該研究的另一作者，UCLA大學(xué)分子和醫(yī)學(xué)藥理學(xué)Lily Wu教授與其工作小組試圖操縱腺病毒用于基因治療,，但該病毒表缺乏受體信息阻礙了他們的研究,。
“我們操縱病毒，傳遞基因用于治療前列腺癌和乳腺癌,，但先前的顯微技術(shù)無(wú)法看見(jiàn)修飾過(guò)的病毒,，”Wu說(shuō)。“這就像在黑暗中組裝汽車(chē)一樣,，檢驗(yàn)組裝是否正確的唯一方法就是開(kāi)動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行試驗(yàn),。”
為了更好的看見(jiàn)病毒，我們向該研究的另一主要作者,、UCLA大學(xué)微生物學(xué)免疫學(xué)分子遺傳學(xué)教授Hong Zhou求助。Zhou使用低溫電子顯微鏡技術(shù)制作出了準(zhǔn)確的病毒原子分辨三維生物模型,。
“這一突破是一個(gè)巨大的飛躍,，但仍有許多障礙需要克服，”Wu說(shuō),。“如果我們的研究能夠成功,，這種療法可以用來(lái)治療大部分的癌癥，但我們初步的努力集中在前列腺癌和乳腺癌,，因?yàn)檫@是最常見(jiàn)的兩種腫瘤,。”
CryoEM使高分辨率的生物結(jié)構(gòu)重建成為可能，因?yàn)樗械臉颖究芍苯映上?。x -射線結(jié)晶照相技術(shù)與之相反（傳統(tǒng)的原子分辨生物結(jié)構(gòu)模型技術(shù)）,。研究者需要復(fù)制樣品的晶體結(jié)構(gòu),，然后用衍射技術(shù)獲得晶體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)有限制性,，因?yàn)橹谱魉械鞍踪|(zhì)的晶體機(jī)構(gòu)很困難,，用于x射線的結(jié)晶樣品需要很純和均一，大的復(fù)雜的結(jié)晶不能進(jìn)行高分辨率衍射,，這些限制導(dǎo)致使用x -射線結(jié)晶照相不能得到腺病毒表面關(guān)鍵領(lǐng)域高分辨率的生物結(jié)構(gòu)重建,。
該研究基金由美國(guó)國(guó)家癌癥研究所和美國(guó)國(guó)防部提供。（生物谷Bioon.com）
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Science DOI: 10.1126/science.1187433
Atomic Structure of Human Adenovirus by Cryo-EM Reveals Interactions Among Protein Networks
Hongrong Liu,1,2,3 Lei Jin,1,2 Sok Boon S. Koh,4 Ivo Atanasov,2 Stan Schein,2,5,6 Lily Wu,2,4 Z. Hong Zhou1,2,*
Construction of a complex virus may involve a hierarchy of assembly elements. Here, we report the structure of the whole human adenovirus virion at 3.6 angstroms resolution by cryo–electron microscopy (cryo-EM), revealing in situ atomic models of three minor capsid proteins (IIIa, VIII, and IX), extensions of the (penton base and hexon) major capsid proteins, and interactions within three protein-protein networks. One network is mediated by protein IIIa at the vertices, within group-of-six (GOS) tiles—a penton base and its five surrounding hexons. Another is mediated by ropes (protein IX) that lash hexons together to form group-of-nine (GON) tiles and bind GONs to GONs. The third, mediated by IIIa and VIII, binds each GOS to five surrounding GONs. Optimization of adenovirus for cancer and gene therapy could target these networks.
