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RNA病毒的自组装需要一种热力学状态：该状态既要足够稳定，以容纳高电荷的基因组，又要为基因组递送做好准备。通过模拟已封装噬菌体中每一个原子的行为，我们确定了使这种状态得以形成的物理因素。 我们表明，RNA基因组的电荷可由移动反离子云和极化水共同中和；尽管基因组中无结构部分发生随机运动，极化水仍表现出长程有序性。作为一种分子间“胶水”，溶剂使RNA基因组的自排斥与RNA对衣壳中特定位点的吸引达到平衡，并缓冲由衣壳涨落产生的机械应力。 对基因组释放过程的模拟表明，特异性RNA-蛋白质接触能够承受极端作用力，这支持机械性释放作为基因组递送机制的观点。总体而言，我们的研究结果详细揭示了自组装病毒如何在封装与感染这两种相互冲突的生物物理需求之间实现平衡。
完全封装的 RNA 噬菌体中的溶剂有序化与基因组递送的力学 | bioRxiv
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完全封装的 RNA 噬菌体中的溶剂有序化与基因组递送的力学
Kush Coshic， Monika Kumari， Aleksei Aksimentiev
doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.727985
Kush Coshic 1 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，马克斯·普朗克生物物理研究所；
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Monika Kumari 2 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校；
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Aleksei Aksimentiev 3 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
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通讯作者： aksiment{at}illinois.edu
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摘要
RNA 病毒的自组装要求一种热力学状态：该状态既足够稳定，能够约束高度带电的基因组，又已为基因组递送做好准备。通过模拟已封装噬菌体中每一个原子的行为，我们确定了使这种状态得以形成的物理因素。我们表明，RNA 基因组的电荷既被一团可移动的反离子所中和，也被极化的水所中和；尽管基因组中无结构部分存在随机运动，这些水分子仍表现出长程有序性。作为一种分子间“胶水”，溶剂使 RNA 基因组的自排斥作用与 RNA 对衣壳中特定位点的吸引作用达到平衡，并容纳了由衣壳波动所产生的机械应力。基因组提取模拟表明，特异性的 RNA-蛋白质接触能够承受极端作用力，这支持了机械提取作为基因组递送机制的可能性。综上，我们的研究结果详细揭示了自组装病毒如何在封装与感染这两种相互冲突的生物物理需求之间取得平衡。
利益冲突声明
作者声明不存在竞争性利益。
已声明的资助信息
美国国家普通医学科学研究所 R01-GM137015
版权
本预印本的。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 提供。
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发布于 2026 年 5 月 29 日。
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完全封装的 RNA 噬菌体中的溶剂有序化与基因组递送的力学
Kush Coshic， Monika Kumari， Aleksei Aksimentiev
bioRxiv 2026.05.27.727985； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.727985
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完全封装的 RNA 噬菌体中的溶剂有序化与基因组递送的力学
Kush Coshic， Monika Kumari， Aleksei Aksimentiev
bioRxiv 2026.05.27.727985； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.727985
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.727985v1?rss=1
🏷️ RNA噬菌体 病毒自组装 溶剂有序化 基因组递送 RNA-蛋白相互作用 分子模拟