中国两教授首次揭示病毒内部三维结构

本报讯（记者 阳锡叶 通讯员 王昱粟用湘）过去50多年中，人类对显微镜下病毒的观察一直停留在其外部“衣壳”层面，科学家们一直试图对病毒的内部结构进行揭示。近日，这一工作被两位中国科学家率先完成。

9月18日，国际顶级学术期刊《科学》杂志发表了一篇论文——《冷冻电镜揭示双链RNA（核糖核酸）病毒内部聚合酶和病毒基因组的非线轴结构》。该论文由湖南师范大学物理与信息科学学院、量子效应及其应用协同创新中心教授刘红荣与清华大学生命科学学院副研究员程凌鹏共同完成，二人皆为第一作者。

该论文用一种全新的方式，将一种昆虫“双链RNA病毒”的内部结构完整呈现，并建立了三维结构模型，第一次将病毒的观察视角从“衣壳”深入到了“内部”，这对于人类健康、疾病防控、药物设计等意义重大。

从刘红荣教授现场演示的病毒“三维结构模型”来看，其成果展示类似于给病毒的内部结构做了一个“3D”影像，让人对病毒内部构造、内部演变过程有了一个直观的认识。

据了解，近50多年来，全世界的科学家利用“电子显微技术”和“X射线晶体学技术”，对病毒“外壳”已有较为系统的认识。然而，对于病毒内部的基因组及相关蛋白结构却一直未能揭开其“面纱”，此次两位中国学者的研究可谓取得了突破性成果。

刘红荣介绍，描绘病毒内部结构的难点，在于其内部结构并非像外部衣壳那样呈二十面体对称排列，科学家将这种不对称性称为“对称失配”。正是由于“对称失配”的存在，过往的数据处理方法无法对其内部结构进行三维模型重构。

刘红荣和程凌鹏两人从2003年开始，在病毒三维重构领域开展了10余年合作研究，在不断的试验和探索中，他们综合利用物理、数学、生物等跨学科知识，终于在2014年年初，首次建立了一种新方法——“基于二维电子显微图像解析对称失配生物大分子三维结构”。

该方法可以将病毒内部的“对称失配”信息很好地从信噪比极低的电子显微图像中分离出来。运用该方法，他们首次对一种源自昆虫的双链核糖核酸病毒内部结构进行了解析，发现该病毒的内部结构呈现出一种“多层球状”，改变了长期以来占据双链核糖核酸病毒研究领域的“病毒衣壳内的基因组呈线轴状排列”的主流观点，并制出了呈现病毒内部变化的“3D”模型。