How a Virus Circumvents Energy Barriers to Form Symmetric Shells

二十面体对称 成核 衣壳 内在无序蛋白质 化学物理 结晶学 生物物理学 核蛋白 散射 能源景观 纳米团簇 化学 材料科学 物理 纳米技术 生物 病毒 有机化学 生物化学 病毒学 光学
作者
Sanaz Panahandeh,Siyu Li,Laurent Marichal,Rafael Leite Rubim,Guillaume Tresset,Roya Zandi
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:14 (3): 3170-3180 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acsnano.9b08354
摘要

Previous self-assembly experiments on a model icosahedral plant virus have shown that, under physiological conditions, capsid proteins initially bind to the genome through an en masse mechanism and form nucleoprotein complexes in a disordered state, which raises the question as to how virions are assembled into a highly ordered structure in the host cell. Using small-angle X-ray scattering, we find out that a disorder–order transition occurs under physiological conditions upon an increase in capsid protein concentrations. Our cryo-transmission electron microscopy reveals closed spherical shells containing in vitro transcribed viral RNA even at pH 7.5, in marked contrast with the previous observations. We use Monte Carlo simulations to explain this disorder–order transition and find that, as the shell grows, the structures of disordered intermediates in which the distribution of pentamers does not belong to the icosahedral subgroups become energetically so unfavorable that the caps can easily dissociate and reassemble, overcoming the energy barriers for the formation of perfect icosahedral shells. In addition, we monitor the growth of capsids under the condition that the nucleation and growth is the dominant pathway and show that the key for the disorder–order transition in both en masse and nucleation and growth pathways lies in the strength of elastic energy compared to the other forces in the system including protein–protein interactions and the chemical potential of free subunits. Our findings explain, at least in part, why perfect virions with icosahedral order form under different conditions including physiological ones.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
自由的香芦关注了科研通微信公众号
2秒前
li应助Junzhuo Zhou采纳,获得10
2秒前
灰雁应助咯咚采纳,获得10
4秒前
6秒前
Hao完成签到 ,获得积分10
11秒前
yu发布了新的文献求助10
12秒前
优雅千风完成签到,获得积分10
12秒前
Owen应助wwwww采纳,获得10
14秒前
Owen应助123采纳,获得10
14秒前
萤火虫发布了新的文献求助10
15秒前
CC完成签到,获得积分20
18秒前
阳光海云应助Junzhuo Zhou采纳,获得10
18秒前
李广发完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
所所应助Tiyanki采纳,获得10
22秒前
23秒前
23秒前
24秒前
Verity应助oracl采纳,获得10
26秒前
kk君完成签到 ,获得积分20
26秒前
dara997发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
长意发布了新的文献求助10
28秒前
wwwww发布了新的文献求助10
28秒前
niooo完成签到,获得积分10
29秒前
完美世界应助天真的立辉采纳,获得10
30秒前
30秒前
30秒前
超级的幼翠完成签到,获得积分10
32秒前
辣条我有呀完成签到,获得积分10
32秒前
33秒前
34秒前
靳瑞发布了新的文献求助10
35秒前
zxx发布了新的文献求助20
35秒前
辣白菜完成签到,获得积分10
36秒前
36秒前
SciGPT应助123采纳,获得10
36秒前
大模型应助王手采纳,获得10
37秒前
robin发布了新的文献求助10
38秒前
完美世界应助djq414采纳,获得10
38秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514548
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308004
关于积分的说明 17753889
捐赠科研通 5616406
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924675
邀请新用户注册赠送积分活动 1901661
关于科研通互助平台的介绍 1763068