Många virus, som de som orsakar vanlig influensa och covid-19, har en yttre proteinhölje som kallas en kapsid som bildar ett symmetriskt skyddande skal runt deras genetiska material. Forskare har länge varit fascinerade av hur dessa kapsider självmonterar från individuella proteinsubenheter till sina invecklade strukturer. Nu har ett team av forskare från UC Berkeley och Lawrence Berkeley National Laboratory tagit ett betydande steg mot att förstå denna process genom att avslöja hur två proteiner från ett växtvirus, brommosaikvirus (BMV), går samman för att bilda en hexagonal byggsten av kapsiden.

Forskarna använde en teknik som kallas röntgenkristallografi, som gjorde det möjligt för dem att bestämma proteinkomplexets tredimensionella struktur. De fann att de två proteinerna, som kallas mantelproteinet och rörelseproteinet, interagerar på ett specifikt sätt för att bilda en hexagonal "dimer av dimerer"-struktur, som är den grundläggande byggstenen i BMV-kapsiden. Denna struktur kännetecknas av två par proteiner arrangerade i en hexagonal form.

Denna upptäckt ger nya insikter om hur virus självbildar sig och kan potentiellt hjälpa till i utvecklingen av antivirala terapier. Genom att förstå de molekylära mekanismerna som ligger till grund för bildandet av virala kapsider kan forskare designa läkemedel som riktar in sig på och stör självmonteringsprocessen, vilket förhindrar viruset från att bilda ett skyddande skal och replikera.

"Vår studie ger en avgörande pusselbit för att förstå hur virus sätter ihop sina kapsider", säger Eva-Maria Strasser, postdoktor vid institutionen för molekylärbiologi vid UC Berkeley och huvudförfattare till studien. "Denna kunskap kan leda till utvecklingen av nya strategier för att bekämpa virusinfektioner."

Forskarna fick också insikt i rörelseproteinets roll i monteringsprocessen. Rörelseproteinet är känt för att vara involverat i transporten av det virala genetiska materialet från cellens kärna till platsen för kapsidmontering, men dess roll i själva sammansättningsprocessen var inte väl förstått. Studien visade att rörelseproteinet spelar en strukturell roll i bildandet av den hexagonala byggstenen, vilket tyder på att det har dubbla funktioner i den virala livscykeln.

"Rörelseproteinet verkar ha två jobb:det hjälper det genetiska materialet att komma dit det behöver gå, och det hjälper också till att bygga kapsiden", säger Jennifer Doudna, utredare vid Howard Hughes Medical Institute, professor i molekylär- och cellbiologi. , och senior författare av studien.

Forskargruppen planerar att ytterligare undersöka rörelseproteinets roll i monteringsprocessen och att undersöka hur resultaten kan tillämpas på andra virus. De hoppas att detta arbete kommer att bidra till utvecklingen av nya antivirala terapier och en djupare förståelse för viral biologi.