加州大学河滨分校伊克巴尔·皮塔尔瓦拉 学分:加州大学河滨分校 病毒——能感染各种生命形式的小型致病寄生虫——已经得到了很好的研究，但仍有许多谜团未解
其中一个谜团是球形病毒如何绕过能量屏障形成对称外壳
加州大学河滨分校的物理学家罗亚·赞迪领导的一个研究小组在解开这个谜团方面取得了进展
该团队在发表于《美国化学学会纳米》的一篇论文中报告说，分子水平上的能量相互作用使得壳的形成成为可能
了解有助于病毒组装的因素可以使生物医学尝试阻断病毒复制和感染
更好地理解病毒外壳——自然界的纳米容器——的形成对材料科学家来说至关重要，也是设计工程纳米外壳的关键一步，这种外壳可以作为将药物输送到体内特定目标的载体
赞迪的团队探索了蛋白质浓度和弹性能量在弯曲外壳表面蛋白质自组织中的作用，以了解病毒如何绕过许多能量屏障
“理解弹性能量、基因组-蛋白质相互作用和病毒组装中蛋白质浓度的综合效应构成了我们工作的突破，”物理和天文学系教授赞迪说
“我们的研究表明，如果一个杂乱的壳是由于高蛋白质浓度或强吸引相互作用而形成的，那么，随着壳变大，弹性能量的成本变得如此之高，以至于几个键会断裂，导致对称壳的分解和随后的重新组装
" 什么是病毒？ 生物学中最简单的物理物体，病毒由一种叫做衣壳的蛋白质外壳组成，保护其核酸基因组——核糖核酸或脱氧核糖核酸
病毒可以被认为是核糖核酸或脱氧核糖核酸的移动容器，将它们的遗传物质插入活细胞
然后，它们接管细胞的繁殖机制，繁殖自己的基因组和衣壳
衣壳形成是病毒感染过程中最关键的步骤之一
衣壳可以是圆柱形或圆锥形，但更常见的是呈二十面体结构，如足球
二十面体是具有12个顶点、20个面和30条边的几何结构
官方足球是一种二十面体，叫做截头二十面体；它有32块面板，切割成20个六边形和12个五边形，五边形之间用六边形隔开
病毒组装还没有被很好地理解，因为病毒非常小，以纳米为单位，一纳米是十亿分之一米
组装也发生得非常快，通常以毫秒为单位，一毫秒是千分之一秒
理论工作和模拟是理解病毒如何生长所必需的
“病毒外壳是高度对称的，”赞迪说
“如果一个五边形缺陷形成在错误的位置，它就会破坏对称性
尽管有这种敏感性，病毒外壳通常被组装成明确的对称结构
" 纳米汽车 赞迪解释说，由于缺乏实验数据，病毒的组装过程还没有被很好地理解
这项新工作发现衣壳蛋白的弹性和它们之间的相互吸引密切相关，形成能量非常稳定的高度对称的构型
“通过微调这些参数，我们可以控制病毒衣壳的最终结构和稳定性，”她说
“这些病毒衣壳可以用作纳米容器，将药物作为货物运送到特定的目标
使它们在药物递送和基因递送方面非常有前途的是它们是稳定的、具有高吸收效率和低毒性的
" 一些实验小组已经开始与制药公司合作，设计干扰或阻断病毒组装的药物
她的实验室正与国际合作者合作设计模拟，以更好地理解病毒组装
“了解影响最终病毒结构稳定性的因素可以使药物输送过程更加可控，”她说
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