综述：通过低温电子显微镜数据处理技术阐明双链DNA病毒支架蛋白结构

这篇综述系统阐述了低温电子显微镜（cryoEM）技术在解析双链DNA（dsDNA）病毒支架蛋白结构中的突破性应用。作者聚焦支架蛋白（scaffolding protein）和δ结构域（delta domain）在病毒前体衣壳（procapsid）组装中的关键作用，强调其内在无序性（intrinsically disordered）对结构研究的挑战，并详述了新型cryoEM数据处理方法如何克服对称性限制，为揭示支架蛋白与主要衣壳蛋白（MCP）的相互作用机制提供新视角。

　　

引言

病毒为完成生命周期必须将其结构蛋白组装成具有感染性的颗粒。在双链DNA（dsDNA）病毒中，这一过程通常分为两步：首先形成空的前体衣壳（procapsid），随后基因组DNA通过位于特殊顶点的门户蛋白复合体（portal protein complex）被主动泵入。与许多RNA病毒依赖基因组中的包装信号不同，dsDNA病毒的高效组装离不开支架蛋白（scaffolding protein）的催化——这种蛋白直接与主要衣壳蛋白（MCP）相互作用，确保前体衣壳的尺寸精确且结构完整。

支架蛋白可以是独立编码的蛋白质，也可以是MCP的N端延伸区域（称为δ结构域）。两者均表现出显著的结构相似性：既含有预测的无序区域，又包含α螺旋结构域。在病毒成熟过程中，δ结构域会被蛋白酶切除，而独立支架蛋白则可能被降解或完整释放，甚至可循环参与多轮组装。值得注意的是，支架蛋白的缺失会导致病毒颗粒无法生成，凸显其不可替代的生物学功能。

当前支架蛋白研究的技术路线

尽管支架蛋白对病毒组装至关重要，但迄今公布的全长结构寥寥无几。X射线晶体学和核磁共振（NMR）等技术因支架蛋白固有的无序性和灵活性而进展缓慢。低温电子显微镜（cryoEM）的崛起为这一领域带来转机——通过对噬菌体P22、?29、T4等前体衣壳的单颗粒重构，研究者已获得3-5 ?分辨率的结构。然而，传统cryoEM依赖的对称性处理（如二十面体对称I或二面体对称D）会抹除支架蛋白等非对称特征，导致其结构信息丢失。

低温电子显微镜数据处理的技术革新

最新发展的非对称重构和局部细化技术突破了对称性桎梏。例如，对?BB1噬菌体的研究表明，通过聚焦局部区域和降低对称性约束，可解析支架蛋白与MCP的相互作用界面。此外，深度学习辅助的颗粒分类算法能有效区分构象异质性，而亚断层平均技术则可提取低信噪比区域的信号。这些进步使得研究者首次观察到支架蛋白如何通过α螺旋与MCP的N端残基结合，并动态调控衣壳组装路径。

结论与展望

支架蛋白结构的解析不仅填补了病毒组装机制的认知空白，也为抗病毒药物设计提供了新靶点。未来研究可结合交联质谱（cross-linking MS）和单分子荧光等技术，进一步阐明支架蛋白寡聚化状态与功能的关联。随着cryoEM技术的持续迭代，那些长期被视为"不可成药"的无序蛋白靶点或将迎来研究热潮。