2019-03-02

近日，中科院武汉病毒研究所曹晟课题组在杆状病毒衣壳蛋白组装体结构及应用方面取得重要进展。研究发现杆状病毒衣壳蛋白可以在体外条件下可控的组装为柔性纳米管，该纳米管具有两种明显不同的组装形式，可以作为纳米平台高密度的展示多种外源蛋白。相关工作在线发表于国际期刊ACS Applied Materials & Interfaces（美国化学会《应用材料与界面》）（点击“阅读原文”获取）

具有丝状形态的病毒，如烟草花叶病毒（TMV）和M13噬菌体，长期以来被研究作为纳米材料支架用于装载功能分子。但是，有两个主要原因限制了它们的应用范围：一是丝状病毒的衣壳蛋白（CP）在组装时通常需要DNA或RNA分子的参与；二是以融合蛋白的形式直接对CP进行修饰，常会因融合蛋白带来的空间位阻，破坏病毒衣壳的正常组装。为了克服这些限制，研究人员通过建立一种可控的组装策略，成功将杆状病毒衣壳蛋白在体外条件下组装为柔性的生物纳米管。

纳米管的组装材料来源于大肠杆菌表达的杆状病毒HearNPV的衣壳蛋白（HaCP）。利用可控的杂合组装方式，可以将直接融合表达于HaCPN端的多种外源蛋白，高密度的展示在HaCP纳米管的外表面。利用冷冻电子显微镜技术（Cryo-EM）研究HaCP纳米管的结构，发现HaCP在体外有两种组装形式：一种管径较细，命名为N-tube；另一种管径较粗，命名为W-tube。N-tube为类似TMV衣壳的螺旋结构，每一圈有111⁄3个蛋白亚基沿螺旋线排列。而W-tube则是由12个蛋白亚基组成的圆盘结构堆叠而成，相邻圆盘之间有11.25°的旋转。两种明显不同的组装结构表明HaCP纳米管蛋白亚基之间的相互作用具有可调性，这种可调的作用方式是引起纳米管柔性的主要原因。也正是HaCP纳米管的这种柔性，使其相较于TMV，可以容纳对组装亚基的较大修饰，并有希望发展成为展示多种功能分子的纳米平台。

武汉病毒所2015级博士研究生饶桂波为论文第一作者，曹晟正高级工程师为论文通讯作者。该研究获得病毒所胡志红研究员团队的大力支持。该研究得到了国家自然科学基金（31770169）和中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-SMC021）的资助。   

                     

HaCP纳米管的两种组装形式

 

HaCP纳米管能可控的展示多种功能分子