T7噬菌体的纳米力学

Z. Vörös, B. Kiss, G. Csík, L. Herényim . Kellermayer＊

病毒是一种寄生感染性病原体，具有纳米级外壳，称为衣壳，保护其基因组材料。大多数噬菌体病毒通过将其基因组转移到宿主细胞而将衣壳留在体外来入侵细菌。因此，噬菌体感染的首要事件是在病毒识别并结合到表面受体位点后，基因组物质喷射到宿主细菌中。衣壳的纳米力学特性如何影响其结构动力学以及DNA喷射过程是如何被触发的还不完全清楚。我们表明，在机械操作的充满dna的T7噬菌体粒子上，纳米压痕力轨迹的弹性状态显示出离散的、可逆的转变，导致衣壳壁屈曲，其步长为~0.6 nm的整数倍。动态力谱实验结果表明，热激活下弯曲衣壳的结构固结比自发屈曲快约104倍，表明衣壳的稳定性受强烈的动力控制。令人惊讶的是，用振荡AFM悬臂敲击衣壳壁可以通过尾复合体触发快速的DNA喷射。触发速率随着力的变化呈指数增长，因此遵循过渡态理论，在1.2 nm处穿过23千卡/摩尔的激活势垒。喷出的DNA的构象表明分子受到了推进力的作用。这种力来自衣壳内压力，可能有助于启动喷射过程和DNA跨越病毒粒子空间维度的转移。 Chemical immobilization of the tail fibers with glutaraldehyde also results in enhanced DNA ejection, suggesting that the triggering process might involve a conformational switch that can be mechanically activated either by external forces or through a distinct structural configuration the tail-fiber complex. Considering the emerging interest in artificial micro- and nanocapsules capable of triggered material release, understanding how viral DNA ejection is triggered carries important application potential. The unique features of the single-particle mechanics method employed here may be useful in investigating the structural dynamics of other viruses and nanoscale containers, as well as uncovering the fine details of viral DNA ejection..

AFM用于研究病毒的检测/感知过程和抗病毒药物的体外试验

Sonia Antoranz Contera，牛津大学生物物理系，牛津

在生物传感器中检测病毒，以及药物和其他分子与病毒粒子的结合具有物理(形状、大小、力学、静电)和生物化学的复杂相互作用，这往往阻碍了促进其研究的医学应用的成功。万博电脑网页版登录AFM在液体溶液中定量测量纳米尺度的相互作用、结构和力学的能力具有独特的潜力，可以整合涉及的不同科学学科的知识，从而促进多学科的发展，这是加快目前用于对抗病毒感染的技术发展所需要的。

用多频原子力显微镜成像病毒衣壳

N. Domingo，加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所(ICN2)， CSIC和巴塞罗那科技学院(BIST)， UAB校区，Cerdanyola del Vallès, Bellaterra, 08193巴塞罗那，西班牙

多频原子力显微镜(MF AFM)模式提高了结构分辨率，为研究病毒的核蛋白衣壳组成特性提供了新的机会。此外，该技术通过访问膜脂质包膜下的病毒衣壳的特性，允许对粒子进行完整的结构表征。

在本次网络研讨会上，我将展示MF AFM是如何应用于从云母表面沉积的样品上的细胞泡中区分病毒样颗粒(VLPs)的，通过增强VLPs中所含病毒蛋白的纳米力学特性的对比度。VLPs已经成为疫苗生产的平台。vlp是由结构病毒蛋白组成的，当在宿主细胞中表达时，病毒蛋白固有地自我组装。它们产生类似于病毒抗原的生物结构，而且由于它们不包含病毒基因组，它们是一种高度免疫原性和安全的疫苗平台。疫苗生产的主要重要参数之一是产品的质量，为此，非常需要建立能够从细胞囊泡中特异性区分VLPs的技术，这为开发适当和有效的纯化策略以获得基于VLPs的候选疫苗和质量控制协议打开了一个新的窗口。

单个HIV-1 Gag VLP透射电镜图像b) AFM三维地形成像c) AFM振幅和d)基模相位图像;e)第二幅(A2)和f)相位(Φ2)双峰AFM图像，对应于第一激发特征模的动力学;g) AM-FM粘弹性映射模式的第一个激发本征模频移(Δf2)图像，以及相应的计算h)杨氏模量图像

I. González-Domínguez, S. Gutiérrez-Granados, L. Cervera, F. Gòdia, N. Domingo，生物物理学报111 (2016)1173