바이러스 유사 입자 자가조립 분자 수준 관찰

생체 분자 조립은 세포 조직화 및 기능의 핵심이며, 그 원리를 밝히는 것은 생물학적 과정과 질병에서의 오작동을 이해하는 데 필수적입니다. 바이러스 캡시드 조립은 생물학적 자가조립의 기본 원리를 확립하는 데 중심적인 역할을 해왔지만, 수십 년간의 노력에도 불구하고 바이러스 자가조립 경로와 동역학에 대한 관찰 및 정량화는 어려웠습니다. 본 연구에서는 질량 측정법과 비침습적 단일 분자 포획 방법을 결합하여 개별 바이러스 유사 입자(VLP)의 자가조립을 분자 해상도로 실시간 직접 모니터링했습니다. 우리는 약하고 확산 제한적이며 가역적인 다가 상호작용이 경로상의 제한된 수의 위상학적으로 닫힌 중간체를 확률적으로 선택하게 함으로써 조립 과정을 제어한다는 것을 밝혀냈습니다. 조립은 이러한 위상학적으로 닫힌 구성 간의 전이 속도에 의해 미세하게 조정되며, 사실상 비가역적인 첫 통과 사건들의 연속을 통해 진행됩니다. VLP 대칭성으로 인해 첫 번째 닫힌 중간체 형성 및 후속 신장 사이에 시간 척도 분리가 발생하여 핵 생성 및 성장 메커니즘을 유도하며, 이는 조립의 전반적인 비가역성에도 불구하고 질량 작용의 법칙과 일치하는 평형 분포를 생성합니다. 이 접근 방식은 VLP 조립을 지배하는 열역학 및 동역학을 직접적이고 완전하게 특성화할 수 있게 하며, 수천 개의 조립 중간체가 있음에도 불구하고 시스템이 어떻게 높은 충실도로 하나의 최종 구조를 특이적으로 조립하는지를 보여줍니다. 본 연구는 생체 재료 개발 및 치료 설계 발전에 기여할 것입니다.