ウイルスのカプシドと細菌のコンパートメントの比較研究は、シェルダイナミクスの豊かな理解を明らかにしています

この作業では、ウイルスカプシドと細菌のコンパートメントのHOMO 360-MER構造の比較研究を実施します。ウイルスの360マースとは異なり、すべてが歪んだ右利きのicosahedral格子に配置されています。シェル内の1つの1つの鍵穴形状の毛穴の三角測量番号Tを備えたユニークなアンキーな格子配置。それらの違いを比較することにより、既存のウイルスカプシド構造と同じ格子配置を持ち、すべての鍵穴の形をした毛穴を閉じているAALS-13の閉じた立体構造を予測することができます。開いた立体構造と閉じた立体構造の間には滑らかな遷移経路があることがわかります。別の密接な立体構造が存在しますが、反対の左利きがありますが、これは開いた立体構造から速度論的にアクセスできません。したがって、私たちの発見は、既存の360-MERカプシド構造がすべて同じ右利きを共有する理由を示しています。さらに、オープンフォームと閉じたフォーム間の立体構造の遷移は、通常のモード分析から明らかにされたシステムの固有のダイナミクスと非常によく整合していることを示し、立体構造の遷移は熱変動によって完全に駆動できることを示しています。この作業の重要性は、ウイルスのカプシドと細菌の両方のコンパートメントのシェルダイナミクスをよりよく理解し、細孔ダイナミクスとこれらのシステムの選択的透過性の将来の研究の方法を開くことです。

In this work, we carry out a comparative study of the homo 360-mer structures of viral capsids and bacterial compartments. Different from viral 360-mers that all are arranged on a skewed right-handed icosahedral lattice with a triangulation number T of 7, the new 360-mer structure of AaLS-13, an engineered bacterial compartment, offers a novel open conformation that has a unique unskewed lattice arrangement with a triangulation number T of 1 and large keyhole-shaped pores in the shell. By comparing their differences, we are able to predict a closed conformation of AaLS-13 that has the same lattice arrangement as existing viral capsid structures and in which all the keyhole-shaped pores are shut. We find that there is a smooth transition pathway between the open and closed conformations. There exists another close conformation but with an opposite, left handedness, which, however, is not kinetically accessible from the open conformation. Our finding thus provides a clue why existing 360-mer capsid structures all share the same right handedness. We further show that the conformation transition between the open and closed forms aligns extremely well with the intrinsic dynamics of the system as revealed from normal mode analysis, indicating that conformation transition can be fully driven by thermal fluctuations. The significance of this work is that it provides a better understanding of shell dynamics of both viral capsids and bacterial compartments, paving a way for future study of pore dynamics and the selective permeability of these systems.