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Structural puzzles in virology solved with an overarching icosahedral design principle.
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-09-27 , DOI: 10.1038/s41467-019-12367-3 Reidun Twarock 1 , Antoni Luque 2
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-09-27 , DOI: 10.1038/s41467-019-12367-3 Reidun Twarock 1 , Antoni Luque 2
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Viruses have evolved protein containers with a wide spectrum of icosahedral architectures to protect their genetic material. The geometric constraints defining these container designs, and their implications for viral evolution, are open problems in virology. The principle of quasi-equivalence is currently used to predict virus architecture, but improved imaging techniques have revealed increasing numbers of viral outliers. We show that this theory is a special case of an overarching design principle for icosahedral, as well as octahedral, architectures that can be formulated in terms of the Archimedean lattices and their duals. These surface structures encompass different blueprints for capsids with the same number of structural proteins, as well as for capsid architectures formed from a combination of minor and major capsid proteins, and are recurrent within viral lineages. They also apply to other icosahedral structures in nature, and offer alternative designs for man-made materials and nanocontainers in bionanotechnology.
中文翻译:
使用总体二十面体设计原则解决了病毒学中的结构难题。
病毒已经进化出具有广泛二十面体结构的蛋白质容器来保护它们的遗传物质。定义这些容器设计的几何约束及其对病毒进化的影响是病毒学中的开放性问题。准等效原理目前用于预测病毒结构,但改进的成像技术揭示了越来越多的病毒异常值。我们表明,该理论是二十面体和八面体架构的总体设计原则的一个特例,可以根据阿基米德格子及其对偶来制定。这些表面结构包含具有相同数量结构蛋白的衣壳的不同蓝图,以及由次要和主要衣壳蛋白组合形成的衣壳结构,并且在病毒谱系中反复出现。它们还适用于自然界中的其他二十面体结构,并为生物纳米技术中的人造材料和纳米容器提供替代设计。
更新日期:2019-09-27
中文翻译:
使用总体二十面体设计原则解决了病毒学中的结构难题。
病毒已经进化出具有广泛二十面体结构的蛋白质容器来保护它们的遗传物质。定义这些容器设计的几何约束及其对病毒进化的影响是病毒学中的开放性问题。准等效原理目前用于预测病毒结构,但改进的成像技术揭示了越来越多的病毒异常值。我们表明,该理论是二十面体和八面体架构的总体设计原则的一个特例,可以根据阿基米德格子及其对偶来制定。这些表面结构包含具有相同数量结构蛋白的衣壳的不同蓝图,以及由次要和主要衣壳蛋白组合形成的衣壳结构,并且在病毒谱系中反复出现。它们还适用于自然界中的其他二十面体结构,并为生物纳米技术中的人造材料和纳米容器提供替代设计。