Impact of Charge Variation on the Encapsulation of Nanoparticles by Virus Coat Proteins
静电相互作用是通过病毒外壳蛋白包封纳米颗粒如量子点、金颗粒和磁珠的驱动力，成像和治疗目的。在最近的实验工作中，Daniel等人[ACS Nano 4（2010），3853-3860]发现包封效率敏感地取决于带负电荷的金纳米颗粒的表面电荷密度与蛋白质的RNA结合结构域上的正电荷的数量之间的相互作用。令人惊讶的是，这些实验表明，尽管在低pH下的共组装的高度合作性质，封装的效率是其表面电荷密度的逐渐函数。我们提出了一个简单的全有或全无的质量作用定律结合静电相互作用模型来解释实验。我们发现定量协议与实验观察，支持纳米粒子之间存在一个自然的统计电荷分布。
2012-10-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Virus shapes and buckling transitions in spherical shells
我们表明，二十面体包装的蛋白质壳粒提出的卡斯帕和Klug球形病毒变得不稳定，以小面足够大的病毒大小，在类似的屈曲不稳定性的向错在二维晶体。我们的模型，薄弹性壳的非线性物理的基础上，产生良好的一个参数适合在真实空间中的大型球形病毒的全三维形状。小平面的形状仅取决于无量纲的Foppl-von Karman数γ=YR^2/κ，其中Y是蛋白质外壳的二维杨氏模量，κ是其弯曲刚度，R是平均病毒半径。该形状可以根据球谐展开更定量地参数化。我们还研究了极大γ（10^3 < γ< 10^8）的弹性壳理论，发现结果适用于冷冻断裂和电子显微镜研究的大囊泡的二十面体形状。
2003-11-27 cond-mat.soft q-bio.BM
A minimal representation of the self-assembly of virus capsids
病毒是生物纳米系统，具有蛋白质制成的衣壳单元的衣壳，其包围并保护负责其复制的遗传物质。在这里，我们展示了如何在二十面体衣壳的壳粒-壳粒相互作用的几何约束固定的形式的最短的和普遍的截断多极扩展壳粒之间的两体相互作用。许多二十面体和相关病毒衣壳的结构位于该势能面的单个最低能量状态。我们的方法揭示了衣壳的自然设计的相关特征，并且在纳米科学和纳米技术领域中类似的中空凸形结构是相关的。
2013-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Simulation Studies of A Phenomenological Model for the Assembly of Elongated Virus Capsids
我们扩展了我们以前开发的一般方法（1）来研究一个唯象模型，在该模型中，在具有凸度约束的长球体表面上模拟硬的、有吸引力的球体的包装产生与长球体病毒衣壳结构相同的结构。我们的模拟方法结合了传统的蒙特卡罗方法，椭球面上的随机抽样方法和凸壳搜索算法。使用这种方法，我们研究了非二十面体、细长病毒衣壳的组装和结构起源，例如两个异常鸡群病毒（FHV）颗粒和噬菌体phi29的扁长前体，并讨论了我们的模拟结果在背景下的含义最近的实验发现。
2006-08-28 q-bio.BM
How a Virus Circumvents Energy Barriers to Form Symmetric Shells
以往的自组装实验在一个二十面体的模式植物病毒已经表明，在生理条件下，衣壳蛋白最初结合到基因组，通过一个envelope机制，并形成一个无序状态的核蛋白复合物，这就提出了问题，病毒粒子是如何组装成一个高度有序的结构在宿主细胞。使用小角X射线散射，我们发现，在生理条件下，在衣壳蛋白浓度增加时，发生无序-有序过渡。我们的冷冻透射电子显微镜显示，即使在pH 7.5的封闭的球形壳含有体外转录的病毒RNA，与以前的观察结果形成鲜明对比。我们使用蒙特卡罗模拟来解释这种无序-有序的转变，并发现，随着壳的生长，无序的中间体的结构，其中五聚体的分布不属于二十面体的子群变得非常不利的能量，帽可以很容易地解离和重新组装，克服形成完美的二十面体壳的能量障碍。此外，我们监测的条件下，成核和生长的衣壳的生长是占主导地位的途径，并表明，在两个england和成核和生长途径的无序-有序转变的关键在于弹性能的强度相比，在系统中的其他力量，包括蛋白质-蛋白质相互作用和化学势的自由亚基。我们的发现至少部分解释了为什么具有二十面体有序结构的完美病毒体在不同的条件下形成，包括生理条件。
2020-03-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Modelling the Self-Assembly of Virus Capsids
我们使用计算机模拟来研究由Wales [1]首次提出的简单二十面体病毒衣壳结构的可逆和单分散自组装模型。组装的成功和效率作为热力学和几何因素的函数，可以定性地与组装系统的势能景观结构相关。即使该模型是强烈的粗粒度，它表现出一些功能，也观察到在实验中，如S形组装动力学，滞后衣壳形成和众多的动力学陷阱。我们还研究了大分子拥挤对组装动力学的影响。拥挤剂通常在非拥挤组装的最佳条件下降低衣壳产量，但可能在远离最佳的参数方案下增加产量。最后，我们将模型推广到一个更大的三角形数T = 3，并观察到更复杂的装配动力学比原来的T = 1模型。
2009-10-10 q-bio.BM
Dynamical Implications of Viral Tiling Theory
其蛋白质外壳（称为病毒衣壳）表现出二十面体对称性的病毒的卡斯帕-克鲁格分类最近已扩展到包括其衣壳蛋白仅以五聚体组织的病毒。这种方法，命名为“病毒平铺理论”，是受到准晶体理论的启发，其中非周期性彭罗斯平铺享有5倍和10倍的局部对称性。本文分析了在何种程度上，这种分类方法通知的病毒衣壳的动力学特性，特别是拉曼活性模式的振动，这可以通过实验观察到的模式。
2007-11-04 q-bio.BM
Mechanisms of virus assembly
病毒是纳米级的实体，含有包裹在称为衣壳的蛋白质外壳中的核酸基因组，并且在某些情况下被脂质双层膜包围。本文综述了衣壳在宿主细胞内和体外组装的物理过程。我们描述的热力学和动力学组装成二十面体衣壳壳的蛋白质亚基，以及这些是如何修改的情况下，衣壳组装周围的核酸或脂质双层。我们目前的实验和理论技术，已被用来表征衣壳组装，我们强调病毒组装的方面可能会在不久的将来得到显着的关注。
2014-07-15 cond-mat.soft q-bio.BM
Mechanisms of Size Control and Polymorphism in Viral Capsid Assembly
我们模拟组装动力学的二十面体衣壳从不同的构象（或准等价状态）之间的相互转换的亚基。模拟识别机制，亚基形成空衣壳只有一个形态，但自适应组装成不同的二十面体形态周围的纳米颗粒货物不同的大小，如最近的实验与雀麦花叶病毒（BMV）衣壳蛋白。适应性的货物转运需要适度的货物-亚基相互作用强度;更强的相互作用通过稳定具有不相称曲率的中间体来挫败组装。我们将模拟结果与豇豆褪绿斑驳病毒空衣壳和BMV衣壳组装在功能化纳米颗粒上的实验进行比较，并提出新的货物包装实验。最后，我们发现，空的和模板衣壳保持精确的空间有序的亚基构象中看到的晶体结构，即使相互作用，保持这种安排是有利的，少的热能，与实验观察，不同的亚基构象是高度相似的。
2009-06-29 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
An irreversible growth model for virus capsid assembly
我们模拟了衣壳（病毒的封闭外壳）的自发组装，从许多相同单位的副本，使用完全不可逆的步骤，只有信息本地的增长边缘。我们的模型是制定方面（i）的弹性哈密顿与拉伸和弯曲刚度和自发曲率，和（ii）一组速率常数添加新的单元或债券。一个合奏的高度不规则的衣壳产生，不像众所周知的二十面体对称病毒，但（我们认为）似是而非的逆转录病毒，如艾滋病毒的不规则衣壳建模的一种方式。我们发现，（i）成功的衣壳完成的概率随衣壳大小呈指数衰减;（ii）衣壳大小强烈依赖于自发曲率和弱的弯曲和拉伸弹性刚度的比例的外壳;（iii）高斯曲率（facetedness的测量）的本地化程度在很大程度上取决于弹性刚度的比例。
2006-08-08 cond-mat.soft q-bio.BM
Varieties of charge distributions in coat proteins of ssRNA+ viruses
正二十面体单链RNA（ssRNA+）病毒的组装和稳定性中涉及的相互作用的主要部分本质上是静电的，这可以从其组装相图的强$pH$和盐依赖性中推断出来。静电相互作用不仅在衣壳外壳蛋白（CP）之间起作用，而且经常对CP与基因组RNA的相互作用提供显著贡献，在很大程度上由CP的带正电荷的柔性N-末端尾部介导。在这项工作中，我们提供了两个明确和互补的定义的N-末端尾巴的蛋白质，并使用它们来提取大量的CP的ssRNA+病毒的尾部序列。我们研究了$pH$依赖的相互作用的尾部和CP的电荷一样，并表明-在CP上的电荷相反-N-尾部的净正电荷持续甚至非常基本的$pH$值。此外，我们注意到，当与不带电荷的尾部和相似衣壳大小的病毒相比时，利用带正电荷的尾部的那些病毒的野生型基因组的长度是有限的。与此同时，我们观察到N尾上的电荷与我们研究中所包括的病毒的基因组长度之间没有明确的联系。
2017-11-29 physics.bio-ph q-bio.BM
Observation of Aerosolization-induced Morphological Changes in Viral Capsids
本研究通过X射线单颗粒成像和机器学习，首次实验观察到MS2噬菌体衣壳在气溶胶化后的屈曲转变，发现新构象并揭示其保护机制。
2024-07-16 eess.IV q-bio.BM
Classification of capped tubular viral particles in the family of Papovaviridae
病毒的一个重要组成部分是它的蛋白质外壳，称为病毒衣壳，它包裹并因此为病毒基因组提供保护。病毒衣壳通常是球形的，并且对于相当数量的病毒表现出整体二十面体对称性。相应的表面晶格，编码衣壳蛋白和亚基间键的位置，可以通过病毒平铺理论建模。体外实验表明，在不同的实验边界条件下，如pH值和盐浓度，管状颗粒可能会出现，而不是，或除了，球形的。为了开发描述球形和管状变体同时组装的模型，从而研究触发管状畸形作为干扰复制机制的手段的可能性，病毒瓦片理论必须扩展到包括具有端帽的管状晶格。这是针对乳多空病毒科的情况进行的，从病毒结构的角度来看，乳多空病毒科发挥着独特的作用，因为它们对应于所有五聚体晶格，即由五个蛋白质亚基的簇形成的晶格。这些结果为最近开发的装配模型的推广铺平了道路。
2005-10-14 q-bio.BM
Statistical analysis of sizes and shapes of virus capsids and their resulting elastic properties
从对大约130个小二十面体病毒的大小的分析中，我们发现存在典型的结构衣壳蛋白，其具有5nm的平均直径和3nm的平均厚度，其中超过三分之二的所分析的衣壳蛋白具有2nm和4nm之间的厚度。为了研究除了相当保守的几何结构之外，衣壳蛋白是否在它们相互作用的方式上显示出相似性，我们详细检查了衣壳的形状。根据它们与球和二十面体的相似性以及它们之间的一组插值形状，我们对它们进行了数值分类，所有这些都是从壳体弹性理论中得到的。为了使一个理想化的，数值计算的形状的弹性壳和衣壳之间的唯一和直接的连接，我们设计了一个特殊的形状拟合程序，其结果是理想化的弹性形状拟合衣壳最好。使用这样的程序，我们进行了一系列的病毒形状的统计分析，我们发现，即使是非常不同的病毒的衣壳弹性特性之间的相似之处。正如我们在论文中所解释的，蛋白质大小和衣壳弹性特性的收敛有结构和功能上的原因。我们的工作提出了一个具体的定量方案，以估计不同蛋白质之间的相关性的基础上的细节（四级）形状，他们形成（衣壳）。因此，它可以提供与从其他类型的蛋白质相似性的研究中获得的信息互补的信息，例如结构元件的总体组成、折叠蛋白质骨架的拓扑结构和序列相似性。
2013-01-09 physics.bio-ph q-bio.BM
Role of dynamic capsomere supply for viral capsid self-assembly
许多病毒依靠其衣壳的自组装来保护和运输其基因组物质。对于许多病毒系统，特别是对于导致持续感染的人类病毒如乙型肝炎病毒、腺病毒或人类免疫缺陷病毒，衣壳在宿主细胞的细胞质中连续产生，而完成的衣壳离开细胞进行新一轮感染。在这里，我们使用粗粒度的布朗动力学模拟一个通用的补丁粒子模型来阐明空的T1二十面体病毒衣壳的可逆自组装的动态供应的壳粒的作用。我们发现，对于高速率的衣壳流入只有一个狭窄的范围内的键强度存在的连续衣壳生产的稳定状态是可能的。对于小于和大于该最佳值的键强度，反应体积分别被小的和大的中间体所拥挤。对于较低速率的衣壳流入，存在更宽范围的结合强度，建立了连续衣壳生产的稳定状态，尽管现在衣壳的生产速率较小。因此，我们的模拟表明，在体外条件下典型的病毒衣壳组装的最佳结合强度的重要性可以通过在细胞环境中的衣壳的动态流入而降低。
2015-01-31 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.SC
Self-assembly of polyhedral shells: A molecular dynamics study
使用简化模型研究球形病毒中蛋白质壳形成的自组装动力学。这些多面体，超分子结构的自发自组装，其中二十面体对称性是一个显着的特点，是一种现象，其动力学仍然未被探索;通过计算机模拟研究的增长过程提供了访问的机制组装。为了捕获自组装的更普遍的方面，即组件形状影响结构和组装途径的方式，在这项探索性研究中，低分辨率近似用于表示基本蛋白质构建块。涉及不可逆和可逆组装的替代方法进行了讨论，这两个计划的基础上的模型进行了介绍，并描述所产生的行为的例子。
2004-07-18 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.SC
The Allosteric Switching Mechanism in Bacteriophage MS2
在这篇文章中，我们使用全原子模拟来阐明的机制，潜在的构象转换和变构内的外壳蛋白的噬菌体MS2。大多数二十面体病毒衣壳的组装需要衣壳蛋白在衣壳内的精确位置处采用不同的构象。已经表明，来自MS2基因组的19个核苷酸的茎环（TR）充当变构效应物，在衣壳组装期间引导外壳蛋白的构象转换。由于主要的构象变化发生在远离TR结合位点的地方，因此了解这种变构通讯的分子机制是很重要的。为此，我们使用全原子模拟与明确的水结合的路径采样技术来采样的MS2外壳蛋白的构象转变，在TR结合的存在和不存在。计算发现，TR绑定强烈改变的过渡自由能分布，导致开关的青睐的构象。我们讨论了负责这种转变的分子相互作用的变化。然后，我们确定网络的氨基酸与相关的议案，揭示了TR绑定的影响跨越蛋白质的机制。分析预测氨基酸的突变取代可能会改变人口的构象substates或其转换速率。
2016-04-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
